Por Emma Cott, Elliot deBruyn y Jonathan Corum 30 de abril de 2021

En esta instalación de Chesterfield, Missouri, miles de millones de bacterias producen pequeños bucles de ADN que contienen genes del coronavirus, la materia prima de la vacuna de Pfizer-BioNTech.

Es el comienzo de un complejo proceso de fabricación y prueba de 60 días en el que participan las instalaciones de Pfizer en tres estados. El resultado serán millones de dosis de la vacuna, congeladas y listas para ser enviadas.

Un científico extrae viales de ADN del banco de células maestro, que es la fuente de cada lote de la vacuna COVID-19 de Pfizer. Los viales se mantienen a –150 ° C o menos y contienen pequeños anillos de ADN llamados plásmidos.

Cada plásmido contiene un gen de coronavirus, las instrucciones genéticas para que una célula humana construya proteínas de coronavirus y desencadene una respuesta inmune al virus.

Los científicos descongelan los plásmidos y modifican un lote de bacterias E. coli para llevar los plásmidos a sus células.

Un solo vial puede producir hasta 50 millones de dosis de la vacuna.

El vial de bacterias modificadas se coloca en un matraz de medio de crecimiento ámbar, un ambiente cálido y estéril que estimula la multiplicación de las bacterias.

Las bacterias se dejan crecer durante la noche y luego se transfieren a un fermentador grande que contiene hasta 300 litros de caldo nutritivo.

El caldo bacteriano pasa cuatro días en el fermentador, multiplicándose cada 20 minutos y haciendo miles de millones de copias de los plásmidos de ADN.

Una vez completada la fermentación, los científicos agregan productos químicos para descomponer las bacterias y liberar los plásmidos de las células que las contienen.

Luego, la mezcla se purifica para eliminar las bacterias y dejar solo plásmidos.

Se comprueba la pureza de los plásmidos y se comparan con muestras anteriores para confirmar que la secuencia del gen del coronavirus no ha cambiado.

Si los plásmidos pasan los controles de calidad, se agregan proteínas llamadas enzimas a la mezcla. Las enzimas cortan los plásmidos circulares y separan los genes del coronavirus en segmentos rectos, un proceso llamado linealización que toma alrededor de dos días.

Cualquier bacteria o fragmento de plásmido restante se filtra, dejando botellas de un litro de ADN purificado.

Las secuencias de ADN se prueban nuevamente y servirán como plantillas para la siguiente etapa del proceso. Cada botella de ADN producirá alrededor de 1,5 millones de dosis de la vacuna.

La instalación de Chesterfield es la única fuente de plásmidos de Pfizer para su vacuna COVID-19. Pero terminar la vacuna requiere varios pasos más en otras dos instalaciones.

Cada vial de ADN se congela, se empaqueta, se sella y se empaqueta con un pequeño monitor que registrará su temperatura en tránsito.

Se empaquetan hasta 48 frascos en un contenedor con suficiente hielo seco para mantenerlos congelados a –20 ° C. Los contenedores se cierran con llave para evitar alteraciones y se envían a una instalación de investigación y fabricación de Pfizer en Andover, Massachusetts.

La planta de Andover procesará el ADN en ARN mensajero, o ARNm, el ingrediente activo de la vacuna de Pfizer-BioNTech.

Otras botellas se envían por vía aérea a las instalaciones de BioNTech en Mainz, Alemania, donde se procesan para Europa y otros mercados.

Dentro de las instalaciones de Andover, las paredes amarillas marcan la sala de ARNm. Se descongelan cinco viales de ADN durante un día y luego se mezclan con los componentes básicos del ARN mensajero.

Durante varias horas, las enzimas abren las plantillas de ADN y las transcriben en cadenas de ARNm. La vacuna terminada llevará el ARNm a las células humanas, que leerán el gen del coronavirus y comenzarán a producir proteínas a partir de él.

La mezcla se transfiere a un tanque de almacenamiento y luego se filtra para eliminar cualquier ADN, enzimas u otras impurezas no deseadas. Cada lote eventualmente producirá hasta 7.5 millones de dosis de la vacuna.

La vacuna Pfizer-BioNTech fue la primera vacuna de ARNm autorizada para uso de emergencia en personas.

Los científicos prueban repetidamente el ARNm filtrado para verificar su pureza y confirmar que la secuencia genética es correcta.

El resultado son diez bolsas de ARNm de coronavirus. Cada bolsa contiene 16 litros y representa la materia prima de unas 750.000 dosis de vacuna.

Las bolsas de ARNm se congelan a –20 ° C y se envían a las instalaciones de Pfizer en Kalamazoo, Michigan, donde se procesan para obtener la vacuna terminada y se envasan en viales. Las muestras también se envían a las instalaciones de Pfizer en Chesterfield, donde se vuelven a analizar.

La planta de Andover puede producir dos lotes de ARNm por semana, cada uno con unas diez bolsas. La instalación ejecutó su primer lote de prueba en julio pasado y recientemente duplicó su capacidad de ARNm al agregar una segunda sala.

Un proceso paralelo en Mainz, Alemania, procesa el ADN de la planta de Chesterfield y envía bolsas de ARNm filtrado a Puurs, Bélgica.

La instalación de Kalamazoo recibe las bolsas de ARNm, las mantiene congeladas hasta que se necesitan y luego descongela lo suficiente para producir 3.6 millones de dosis de la vacuna, o 600,000 viales.

El ARNm descongelado se mezcla con agua para preparar la vacuna.

En un proceso separado, los científicos preparan los lípidos aceitosos que protegerán el ARNm y lo ayudarán a ingresar a las células humanas.

Los lípidos se miden y se mezclan con etanol, que eventualmente se eliminará de la vacuna terminada.

Un conjunto de 16 bombas controla con precisión el flujo de ARNm y soluciones lipídicas, y luego las mezcla para crear nanopartículas lipídicas.

Cuando los lípidos entran en contacto con hebras de ARNm desnudas, la carga eléctrica las une en un nanosegundo. El ARNm está envuelto en varias capas de lípidos, formando una vacuna aceitosa y protectora.

Sincronizar ocho pares de bombas no es una solución ideal, pero los ingenieros de Pfizer optaron por expandir la tecnología existente en lugar de intentar construir un tipo de dispositivo de mezcla de precisión más grande y no probado.

La vacuna recién preparada se filtra para eliminar el etanol, se concentra y se filtra nuevamente para eliminar las impurezas y finalmente se esteriliza.

Cientos de miles de viales vacíos se lavan y esterilizan con calor.

Un conjunto de 13 cámaras realiza una inspección visual de alta velocidad en la que toman más de 100 fotografías de cada vial. Los viales con grietas, astillas u otras imperfecciones se eliminan de la línea.

Una máquina separada aspire cada vial para confirmar que no tenga fugas.

El flujo del vial se reduce a una sola línea. Las máquinas inyectan 0,45 ml de una solución de vacuna concentrada en cada vial, suficiente para seis dosis después de la dilución. Los viales se sellan con papel de aluminio y se cierran con tapas de color púrpura, a una velocidad de hasta 575 viales por minuto. (Las imágenes de arriba muestran una prueba de funcionamiento, con viales vacíos).

La vacuna se refrigera, pero se calienta rápidamente durante el proceso de embotellado y el ARNm se deteriora si se deja sin congelar durante demasiado tiempo. Kalamazoo tiene un tiempo limitado, unas 46 horas, para poner la vacuna líquida en viales y luego en el congelador.

Los viales llenos se vuelven a inspeccionar, etiquetar y empaquetar en “cajas de pizza”, pequeñas bandejas de plástico con una capacidad de 195 viales cada una.

Las bandejas se agrupan en pilas de cinco y se cargan en uno de los 350 congeladores industriales. Cada congelador tiene capacidad para 300 bandejas

Se necesitan un par de días para que la vacuna alcance los –70 ° C requeridos para el almacenamiento a largo plazo, y cada congelador se prueba para garantizar que cada estante pueda mantener esa temperatura ultra fría.

Una vez congelados, los viales de la vacuna se guardan durante cuatro semanas de prueba. Las muestras se envían a la instalación de Andover que produjo el ARNm y la instalación de Chesterfield que proporcionó las plantillas de ADN.

En la actualidad, Pfizer funciona en 60 días de principio a fin, y más de la mitad de ese tiempo se dedica a las pruebas.

Después de semanas de pruebas, la vacuna está lista para enviarse. Los trabajadores retiran las bandejas de los congeladores y las empaquetan en cajas de envío con sensores de temperatura y ubicación. El pedido mínimo es una bandeja de 195 viales, y una caja tiene capacidad para cinco bandejas.

Cada caja contiene 20 kilos de hielo seco, tanto que las instalaciones de Pfizer en Kalamazoo ahora fabrican hielo seco en el lugar. Pfizer ahora también prueba diferentes formulaciones de la vacuna, incluidas las versiones liofilizadas y listas para usar que no requerirían almacenamiento en frío.

La producción comercial de la vacuna comenzó en septiembre. Al 22 de abril, la planta había entregado más de 150 millones de dosis de vacunas en Estados Unidos. Pfizer espera entregar 220 millones de dosis a fines de mayo y 300 millones a mediados de julio.

Aproximadamente 141 millones de personas en los Estados Unidos, más de la mitad de los adultos del país, han recibido al menos una dosis de la vacuna COVID-19. Se han administrado más de mil millones de dosis en todo el mundo.

La ciudad de Los Ángeles alberga un centro de vacunación masiva en el Dodger Stadium, arriba. El 5 de febrero, los trabajadores de la salud administraron miles de inyecciones de la vacuna de Moderna, que también usa ARNm para desarrollar inmunidad. (Moderna se negó a proporcionar acceso a sus instalaciones para filmar).

La vacuna de dosis única de Johnson & Johnson utiliza un adenovirus para transportar el ADN a las células humanas. Una instalación de Baltimore dirigida por Emergent BioSolutions tuvo que descartar hasta 15 millones de dosis de la vacuna de Johnson & Johnson debido a una posible contaminación.

Muchas de las variantes de coronavirus que ahora circulan tienen mutaciones clave en sus proteínas de punta que ayudan al virus a unirse con más fuerza a las células humanas o evadir algunos tipos de anticuerpos.

Pfizer y BioNTech ahora están desarrollando y probando nuevas versiones de su vacuna contra variantes recientes, y potencialmente podrían alterar su receta genética para producir en masa vacunas COVID-19 que se dirigen a variantes específicas.

Para ello, Pfizer volvería al lugar donde comenzó su producción de vacunas, al banco de células maestras de Chesterfield que mantiene congelados los anillos de ADN.

Un nuevo lote de ADN con genes de coronavirus modificados podría producir una vacuna ligeramente diferente, alentando al sistema inmunológico a reconocer mejor las mutaciones recientes del coronavirus.

El video de Chesterfield fue filmado por Elliot deBruyn. El del Dodger Stadium, de Luisa Conlon. La edición de video fue realizada por Meg Felling. La cinematografía fue dirigida por Jonah M. Kessel. Alexandra Eaton y Sarah Kerr proporcionaron producción de video adicional.

Los videos de Andover y Kalamazoo fueron proporcionados por Pfizer, con algunos códigos de barras y otra información de identificación oculta.