新举措旨在将北卡罗莱纳州置于病毒载体制造的前沿

病毒已经存在了数亿年。在它们存在的绝大多数时间里，它们对人类健康没有任何危害。

不过，大约在过去的十年里，我们已经找到了如何将某些病毒变成一种永久性的工具。由于它们自然知道如何靶向它们想要感染的细胞，非致病性病毒可以用来将遗传物质直接输送到细胞中进行治疗或研究。

这些改良过的病毒是一种尖端工具，被称为病毒载体。

某些病毒载体可以作为基因疗法的载体，有朝一日可以治疗从癌症到糖尿病等各种疾病。病毒载体的潜在应用也远远超出了人类健康。

“就像你可以用病毒改造人类细胞一样，你也可以改造植物细胞或动物细胞，”该研究的副教授和大学教师学者Stefano Menegatti说化学与生物分子工程系“，和金叶生物制造培训教育中心北卡罗来纳州立大学。“这只是同一种工具的不同风格。”

然而，目前，“我们真的不知道是什么造就了一种好的病毒——一种有效的基因治疗载体，”Menegatti说。

更大的问题是病毒载体“不容易制造”。

梅内加蒂说，我们今天所处的位置与我们大约30年前在抗体治疗方面所处的位置相当。今天，梅内加蒂说，我们知道如何以公吨为单位制造抗体，但30年前，“抗体在实验室之外并不容易制造。”

梅内加蒂说:“我们不知道如何在数量和质量上制造出与抗体相当的病毒。”这是因为“我们必须提出专门用于生产这些高度复杂的生物制剂的生物制造设施和工业场地。”

简而言之，我们缺乏专门知识，也缺乏训练有素的工作人员，无法将梅内加蒂这样的人对病毒载体的设想变成现实。

北卡罗来纳州病毒载体研究与学习计划(NC-VVIRAL)旨在通过在学术界、工业界和政府之间建立伙伴关系来应对这些挑战——从地方层面开始，逐步建立到全球范围——以最终成为北卡罗来纳州和其他地区病毒载体生物制造的一个福利。NC-VVIRAL希望成为科学、技术、教育和推广的中心——客户可以在这里获得准备许可的知识产权组合，为特定行业或研究需求量身定制的解决方案，以及劳动力培训和顶尖学生的招聘。

“我们的最终目标是将NC-VVIRAL建立为病毒载体生物制造技术的全球铸造商，服务于小到大的行业，并培训明天的劳动力，”NC-VVIRAL联合创始人、副教授和大学教师学者Michael Daniele说电气与计算机工程系“，和生物医学工程联合系．

NC-VVIRAL由丹尼尔和梅内加蒂创立，成立了一个实验室去年7月，在北卡罗来纳州立大学百年校园举行了一场活动。从那时起，NC-VVIRAL已经继续取得了很大的进展。

梅内加蒂说:“我们迅速获得了来自当地大学、国家组织和全球生命科学行业的大力支持。”

NC- vviral汇集了广泛的，多学科的专业知识，来自北卡罗来纳州立大学，杜克大学，北卡罗来纳大学教堂山分校，以及该州其他学校，以及默克公司和生物制药和生命科学行业的其他几个合作伙伴。

在7月22日的实验室就职典礼上，默克公司的高级研发总监迈克尔·舒尔特(Michael Schulte)向梅内加蒂和丹尼尔表示祝贺，并祝他们在“研究冒险”中好运。

舒尔特在开幕词中说:“默克期待成为你们倡议的重要合作伙伴。”

感谢北卡罗莱纳州的支持研究与创新办公室在美国，NC-VVIRAL拥有约3000平方英尺的附属实验室空间，拥有价值超过150万美元的最先进的设备。

再加上170万美元的帮助研究资助在食品和药物管理局的支持下，梅内加蒂和丹尼尔聘请了一个由30多名初级研究人员组成的团队来为实验室配备人员并运行设备，这将为这些本科生、研究生和博士后提供他们进入工作岗位时所需的实际操作经验。

这些学生将由来自北卡罗来纳州立大学、杜克大学、北卡罗来纳大学教堂山分校、北卡罗来纳格林斯博罗分校和北卡罗来纳农业与技术州立大学纳米科学与纳米工程联合学院的教授和研究人员组成的团队监督。

进入新时代初期

梅内加蒂说，在他的本科和研究生阶段，该领域所有大公司都在寻求解决的普遍问题是“如何让每个人都能获得抗体治疗”。

Menegatti说:“现在我们正在书写下一章，希望在如何为每个人提供基于病毒载体的治疗方面做出重大贡献。”

但这就是抗体和病毒制造之间的相似之处。

Menegatti说:“当你观察抗体的制造过程时，你可以看看瑞士的一个，美国的一个，中国的一个——它们看起来都一样。”“这就是我们所说的‘平台’。’每个人都用同样的配方，使用同样的工具，做出类似的产品。”

然而，在病毒载体的早期阶段，我们不仅缺乏标准的制造工艺，而且甚至还没有就传统意义上的标准工艺是否可行达成一致。

“抗体看起来都一样。它们针对不同的疾病，但看起来都一样。病毒看起来不一样，”梅内加蒂说。“那么，考虑一个平台过程——一个配方来制作所有这些东西，有意义吗?”有人说是，有人说是。”

为了找到这个问题的答案，NC-VVIRAL正在小规模生产病毒载体，使用三个不同的病毒家族:腺病毒、腺相关病毒和慢病毒。

Eduardo Barbieri是北卡罗来纳州立大学化学工程专业的博士生，作为NC- vviral的研究生研究助理，他的工作重点是慢病毒家族。Barbieri说，他每天进行的测试试图衡量一种有可能被用作病毒载体的病毒的预期安全性或有效性。

Barbieri说:“每次你制造病毒载体，你就会有污染物或你想要去除的东西。”

就像任何药品一样，纯度高于安全。因此，Barbieri进行的许多测试都是为了确定他们用来“捕获”病毒的多肽能够“过滤”掉所有不需要的副产物。

但同样重要的是，病毒载体实际上能够可靠和可预测地到达其目标细胞，这就是为什么他们也进行“基于细胞的分析，观察病毒针对细胞的能力”。Barbieri说，他们使用一种绿色荧光蛋白来追踪哪些细胞被成功靶向。

“这非常令人兴奋，因为没有食谱。因此，这个行业也在试图找出最好的方法。”

在三角地区及其他地区建立联系

三角研究已经成为全国顶级生物技术中心创新。该地区在疫苗制造方面处于全国领先地位，并且是世界上合同研究组织最集中的地区。

这在很大程度上要归功于三角地区学术机构的人才。

虽然像巴比里这样的北卡罗来纳州立大学的学生在EBIII的NC- vviral实验室工作，但整个三角地区的合作者每天也为该倡议的雄心勃勃的使命做出贡献。

在北卡罗来纳大学教堂山分校神经科学中心和BRAIN Initiative神经工具向量中心，金正日Ritola生产和设计病毒载体，用于不同的疗法，丹尼尔说，“进入NC-VVIRAL管道。”

Menegatti说，如果没有Ritola，他们甚至无法梦想得到这些“真正的治疗性病毒载体”。

Ritola说:“建立一个致力于病毒载体和基因疗法的技术组合的统一研究努力是通往现代医学的唯一途径。”

来自杜克大学的多名合作者也参与了这项统一的研究工作，他们带来了谕化、机器学习或系统工程方面的专业知识，以及数据科学家亚历克斯Tropsha李凯赫化学生物学和药物化学特聘教授，北卡罗来纳大学计算机科学系和生物医学工程联合系兼职教授Rada Chirkova他是北卡罗来纳州计算机科学系的教授Sherine Obare他是纳米科学教授兼NC A&T和UNCG纳米科学与纳米工程联合学院院长。

Obare监督的“梦幻般的”纳米和微加工设施将有助于确保NC-VVIRAL设计其分析设备，使其能够大规模制造、无缝部署和分发，并以一种“易于操作人员使用的方式”进行。这也是数据科学和机器学习等领域的专业知识发挥作用的地方。

Menegatti说，像这样的制造过程的每一步所使用的仪器——从细胞最初生长的生物反应器，到纯化设备，再到分析工具——都以不同的速度移动。Menegatti说:“为了使生产过程取得成功，特别是当产品如此复杂和微妙时，比如病毒，它们必须协调一致。”

此外，一旦流程尽可能完善，就需要“大量、大量、大量的数据”才能向联邦批准机构提出令人信服的理由。

Menegatti说:“干净、优雅的数据库为工程师提供了一种强有力的方式来证明他们的流程是有效的，并生产出良好、安全的产品。”

在北卡罗来纳州立大学，NC- vviral还将与分子教育、技术和研究创新中心(度规)及金叶生物制造培训及教育中心(BTEC）;他们将与METRIC合作，进一步帮助生成和分析数据，并与BTEC合作，开发和提供面向已经在行业中工作的专业人士的培训模块和其他机会。

近7万北卡罗来纳州人在生命科学行业工作，其中大约一半受雇于三角研究地区的公司。这些工人中有许多人以前接受过BTEC培训;BTEC已经提供先进的基因治疗制造和分析方法的短期课程，这些课程是在国家生物制药制造创新研究所(NIIMBL)及AIM-Bio程序。

BTEC执行董事Gary Gilleskie说:“很高兴看到NC- vviral努力与北卡罗来纳州领先的创新和学术-工业网络的关键中心保持牢固的联系:生物制造培训和教育中心(BTEC)，北卡罗来纳州生物技术中心和NC生物科学组织。”

为了进一步推广，NC-VVIRAL还与非营利组织北卡罗来纳州生物技术中心(NCBiotech)合作总部设在三角研究园(RTP)和北卡罗莱纳州生物科学组织，与NCBiotech只要有可能。这些组织将帮助NC-VVIRAL举办年度研究研讨会和研讨会等活动。

梅内加蒂说:“他们将把我们带到北卡罗来纳州正在研究基因疗法和病毒疫苗的社区，帮助我们提高对我们在当地社区所做工作的认识，这样我们就可以开始在新技术上合作。”

行业参与和增加包容性

北卡罗莱纳州拥有775家生命科学公司，其中仅在大三角地区就有近600家。

成千上万的三角工人已经受雇于这些公司，并与最近而且未来富士Diosynth生物技术公司是一家世界领先的合同开发和制造组织(CDMO)，致力于生产生物制剂、疫苗和先进疗法，该行业只会继续增长。

FUJIFILM Diosynth生物技术公司已经在RTP拥有62,000平方英尺的工厂，计划于2025年在北卡罗来纳州霍利斯普林开设一个价值20亿美元的工厂，这将是北美最大的端到端细胞培养CDMO生物制药制造工厂。新工厂将容纳700多名员工，使其成为世界上最大的单克隆抗体制造工厂。

北卡罗来纳州立大学和富士Diosynth生物技术公司已经建立了一段时间的培训合作伙伴关系，将商业需求与大学人才和研究相匹配;数百名员工通过BTEC完成了高级培训。

去年，北卡州立大学扩大与富士Diosynth生物技术公司的战略合作伙伴关系，在2011年收购了默克的生物制造网络包括其位于北卡罗来纳州的设施(Diosynth RTP, LLC)。

除了德国默克制药公司， NC-VVIRAL带来了Bio-Rad，Avantor而且缝匠肌作为行业成员，所有这些公司都在全球范围内开展业务，包括在三角地区的一些地点。

在未来的几个月和几年里，梅内加蒂和丹尼尔希望招募更多的成员，反过来，雇佣更多的学生。

为此，他们提出了一个概念，他们称之为“创新者护照”。

Menegatti说:“我们通过‘创新者护照’提供会员资格，与本地和全球行业建立联系，以确保NC-VVIRAL在临床和生物技术领域产生最强烈的影响。”

根据他们每年想要贡献多少，公司和其他组织可以从三个层次中选择:成员、合作者或合作伙伴。

以会员级别加入的人员可获得研讨会、实验室设备演示和培训以及NC-VVIRAL网络的其他好处。除了这些福利，合作者级别还允许参加年度招聘日，并允许参与研究结果或培训活动的审查和评估。

合作者和合作伙伴都有机会提出高级设计项目，这些项目将分配给学习化学、电气或生物医学工程的本科生团队。这些研究项目将由一名行业成员以及至少一名NC-VVIRAL教职员工和博士生监督。成为合作伙伴还带来了额外的好处，能够要求和帮助设计定制的培训模块。

他们获得的行业支持越多，他们吸引的会员越多，他们就能为更多的学生提供体验式学习的机会。虽然他们所有的学生目前都来自北卡罗来纳州立大学，但梅内加蒂和丹尼尔预计最终将招收来自杜克大学、北卡罗来纳中央大学、北卡罗来纳农工州立大学、北卡罗来纳大学教堂山分校、北卡罗来纳大学格林斯博罗分校和其他北卡罗来纳大学系统学校的学生。梅内加蒂和丹尼尔也已经与阿拉芒斯社区学院的教师建立了关系，希望将这些宝贵的学习机会扩展到尽可能多的不同学生。

梅内加蒂说:“我一直认为，人才来自任何地方，所以我们必须确保每个人都能受邀参加面试。”“基因治疗革命不仅仅是一场科学革命。这是一场社会革命，不仅有利于患者，而且有可能提升参与生产的每个人的水平。”