Vaccine Pfizer tạo ra "phép màu khoa học" như thế nào?

Chỉ trong nửa năm, Pfizer biến thử nghiệm thất bại ban đầu thành chiến dịch sản xuất vaccine thành công đột phá, được Tổng thống Mỹ Joe Biden gọi là "phép màu khoa học".

Tại ngoại ô thành phố Kalamazoo, tiểu bang Michigan, Pfizer có một nhà máy sản xuất vaccine. Đây là nơi Pfizer lựa chọn sản xuất lô vaccine đầu tiên sử dụng công nghệ mRNA để đối phó Covid-19.

Ít người biết rằng trước khi thu được thành công đột phá trong sản xuất vaccine Covid-19, nỗ lực sản xuất vaccine ở quy mô công nghiệp đầu tiên của Pfizer đã thất bại thảm hại giữa năm 2020.

Nhưng chỉ trong hơn nửa năm, Pfizer và đối tác BioNTech đã liên tiếp thu được những thành quả mà sau này Tổng thống Biden miêu tả là "phép màu" trong phát triển và sản xuất vaccine, mở ra cơ hội chấm dứt đại dịch Covid-19.

Bắt đầu từ con số 0

Trước khi đại dịch bùng phát, Pfizer và một số công ty dược phẩm khác như BioNTech và Moderna đã nghiên cứu khả năng ứng dụng công nghệ mRNA vào vaccine đối với các loại bệnh như cúm, HIV, lao, dại, sốt rét, Zika, cũng như thuốc điều trị ung thư.

Ngày 20/3/2020, ông McEvoy, giám đốc vận hành của nhà máy Kalamazoo nhận được một bức thư từ Chaz Calitri, phó chủ tịch tập đoàn Pfizer phụ trách hoạt động tại Mỹ và châu Âu.

Ba ngày trước đó, Pfizer công bố quan hệ đối tác với công ty sinh học của Đức là BioNTech để phát triển và sản xuất vaccine virus corona thử nghiệm.

Khi đó, BioNTech đã tìm ra cách có thể sử dụng vaccine mRNA để đối phó với virus corona. Nhưng tập đoàn của Đức cần một đối tác có năng lực sản xuất lớn, với khả năng kỹ thuật và phân phối vaccine ở quy mô toàn cầu.

Một trung tâm tiêm chủng vaccine Covid-19 ở Mỹ. (Ảnh: Reuters).

Calitri là một trong số các giám đốc của Pfizer lựa chọn nhà máy Kalamazoo là nơi điều chế sản xuất, đóng gói và vận chuyển vaccine. Kalamazoo là một trong những cơ sở sản xuất steroid lớn nhất thế giới.

Khi bắt tay vào việc, ông McEvoy đối mặt với thực tế rằng mọi công đoạn then chốt trong sản xuất vaccine sẽ phải xây dựng từ con số 0. Khi đó, các loại máy móc để kết hợp hạt nano lipid với mRNA, cũng như sàng lọc sản phẩm cuối cùng, chưa tồn tại.

Tháng 7/2020, Pfizer đạt được thỏa thuận đầu tiên bán cho chính phủ Mỹ 100 triệu liều vaccine Covid-19 với giá 1,95 tỷ USD.

Trong tháng này, ông McEvoy và một số lãnh đạo khác của Pfizer đưa các quan chức của chính quyền cựu Tổng thống Trump phụ trách chương trình phát triển vaccine Covid-19 Operation Warp Speed (OWS) tới tham quan cơ sở sản xuất ở Kalamazoo.

Nhưng ở thời điểm đó, tất cả những gì McEvoy có thể cho quan chức chính quyền Mỹ thấy được chỉ là một không gian trống không, đi kèm cam kết quyết liệt của Pfizer về sự thành công của vaccine.

"Đây là nơi hàng trăm thiết bị đông lạnh bảo quản các sản phẩm cuối cùng ở nhiệt độ -70 độ C. Đây là nơi vaccine sẽ được đóng gói. Các phòng sản xuất sẽ được xây dựng trước, chúng được đưa bằng xe tải từ Texas đến, với đầy đủ máy móc, đường ống", McEvoy nói với các quan chức của OWS.

Moncef Slaoui, một quan chức phụ trách OWS, cho biết bị ấn tượng bởi cam kết của Pfizer. Công ty này sử dụng tất cả những gì có thể trong nguồn nhân lực, tài lực khổng lồ của mình để sản xuất vaccine mRNA, ông Slaoui nói.

Pfizer thu mua mọi thiết bị trữ đông đặc biệt mà công ty này có thể kiếm được từ nhà cung cấp Thermo Fisher, và đề nghị Thermo Fisher sản xuất thêm.

Do yêu cầu bảo quản lạnh nghiêm ngặt, công nhân tại đây chỉ có 46 giờ để đóng vaccine vào lọ, mỗi lọ gồm 6 liều, và đưa vào bảo quản trong các thiết bị trữ đông trước khi vaccine bất hoạt.

Và những sai sót ban đầu là điều không tránh khỏi. Một trong những sai lầm đắt giá là khi Pfizer đặt mua các tủ đông lạnh đặc biệt từ châu Âu nhưng không thể sử dụng. Lô thiết bị này giờ vẫn đang đắp chiếu trong kho.

Thử nghiệm đầu tiên thất bại

Mục tiêu của Pfizer là chế tạo loại vaccine sử dụng công nghệ mRNA có thể ngăn chặn virus corona.

Phân tử vaccine chứa hạt nano lipid, tức khối cầu chất béo siêu nhỏ, bao bọc một sợi mRNA giúp tế bào cơ thể người sản sinh protein kích hoạt các kháng thể, và hỗ trợ hệ thống miễn dịch chống lại sự xâm nhập của virus trong tương lai.

Nhưng hạt nano lipid là loại công nghệ chưa từng được ứng dụng ở quy mô công nghiệp trong quá khứ. Không có những khối cầu chất béo siêu nhỏ này, Pfizer sẽ không thể làm ra vaccine.

Quy trình sản xuất vaccine được Pfizer khởi động từ giữa năm 2020. Lúc này, Pfizer và đối tác BioNTech đã tìm ra cách chuyển đổi quy trình điều chế vaccine ở phòng thí nghiệm sang sản xuất ở quy mô công nghiệp.

Phân tử vaccine của Pfizer gồm lớp vỏ chất béo bao quanh một mRNA. (Ảnh: New York Times).

Ban đầu, các chuyên gia của Pfizer cho rằng không có đủ thời gian thiết kế, chế tạo và thử nghiệm một thiết bị quy mô công nghiệp để kết hợp mRNA vào bên trong các hạt nano lipid.

Vì vậy, họ đặt mua nhiều thiết bị trộn phản lực cỡ nhỏ, và bố trí chúng thành một chuỗi gồm 8 hệ thống sản xuất song song vận hành. Thiết bị của Pfizer khi đó nhỏ vừa đủ để đặt trên một chiếc bàn.

BioNTech cung cấp cho Pfizer công thức để sản xuất ở quy mô thí nghiệm.

"Họ cho chúng tôi một bản phác thảo về những gì họ có trong tay. Thứ đó sẽ không bao giờ đủ để giúp cung cấp vaccine cho cả thế giới. Chúng tôi lúc đó hoàn toàn không có chuyên môn gì về thiết bị này, vì vậy phải tìm ra cách để có thể sản xuất vaccine ở quy mô thương mại", Jinne Adisoejoso, chuyên gia sản xuất dược phẩm của Pfizer, cho biết.

Đến ngày 11/9/2020, xuất hiện những dấu hiệu bất thường trong quy trình sản xuất vaccine, các lãnh đạo của Pfizer sau này cho biết.

Khi kiểm tra sản phẩm ở cuối quy trình sản xuất, các chuyên gia của Pfizer phát hiện thành phần then chốt nhất của vaccine - phân tử chất béo bao bọc mRNA - đã biến mất.

"Thử nghiệm kỹ thuật đầu tiên của chúng tôi đã thất bại hoàn toàn", Pat McEvoy, giám đốc kỹ thuật và vận hành tại nhà máy Kalamazoo, cho biết.

Nhân viên của Pfizer chuyển vaccine vào tủ trữ đông. (Ảnh: New York Times).

Thất bại hồi tháng 9/2020 cho thấy Pfizer khi đó vẫn còn cách xa thắng lợi. Mục tiêu sản xuất vaccine đầy tham vọng cuối cùng buộc Pfizer phải chấp nhận hợp tác với chính phủ để tiếp nhận nguồn cung các thành phần thiết yếu trong sản xuất vaccine, dù trước đó Pfizer tìm mọi cách để tránh cộng tác với cơ quan y tế liên bang.

Sau thất bại kỹ thuật vào tháng 9/2020, các chuyên gia của Pfizer phát hiện vấn đề nằm ở một màng lọc bị hỏng, khiến các hạt nano lipid chảy ra ngoài trong quá trình lọc. Pfizer sau đó phải kiểm tra chất lượng của toàn bộ các màng lọc.

Ở cơ sở sản xuất Puurs tại Bỉ, nhóm sản xuất của Pfizer sử dụng thông tin thu được từ nhà máy Kalamazoo và tiến hành thử nghiệm kỹ thuật thành công vào ngày 14/9/2020.

Nhưng các máy lọc cồng kềnh vẫn tiếp tục làm chậm quá trình sản xuất. Pfizer sau đó bổ sung thêm các khu vực lọc, mở rộng quy mô, tăng gấp đôi công suất từ 1,7 triệu liều lên 3 triệu liều mỗi lô sản phẩm.

Sau đó, trong bối cảnh nguồn cung thiếu hụt, Pfizer phát minh ra một hệ thống tái sử dụng các màng lọc đã qua sử dụng.

Hai phép màu của Pfizer

Ngày 9/11/2020, kết quả thử nghiệm lâm sàng mang tới tín hiệu khả quan khi vaccine của Pfizer đạt hiệu quả hơn 90% trong ngăn ngừa Covid-19, mở ra hy vọng chấm dứt đại dịch.

Nhưng khi đó, Pfizer phải cắt giảm sản lượng vaccine sản xuất trong năm 2020 từ 100 triệu liều xuống 50 triệu liều.

Trong một thông báo đưa ra sau đó, Pfizer cho biết bên cạnh các vấn đề trong quy trình sản xuất và nguồn cung nguyên liệu thô, việc kết quả thử nghiệm lâm sàng đến muộn hơn dự tính khiến tập đoàn này không có đủ thời gian để sản xuất như cam kết ban đầu.

Ngày 11/12/2020, Cơ quan Quản lý Dược phẩm và Thực phẩm (FDA) Mỹ cấp phép sử dụng khẩn cấp vaccine của Pfizer.

Ngày 13/12/2020, những lô vaccine đầu tiên của Pfizer rời nhà máy Kalamazoo để đưa tới các kho dự trữ của liên bang.

Khi vaccine của Pfizer cho thấy chúng có thể là giải pháp để dứt điểm đại dịch, chính quyền cựu Tổng thống Trump đề nghị Pfizer cung cấp bổ sung 100 triệu liều vaccine, so với cam kết 100 triệu liều ban đầu.

Lúc này, chính quyền Trump, và sau đó là chính quyền Biden, nắm trong tay điều mà Pfizer muốn.

Nhà Trắng có quyền kích hoạt Đạo luật Sản xuất Quốc phòng - đạo luật cho phép chính phủ kiểm soát sản lượng sản phẩm công nghiệp trong tình trạng khẩn cấp quốc gia, để giúp Pfizer nắm quyền ưu tiên tiếp cận các vật liệu thô và thiết bị cần thiết trong sản xuất vaccine.

Tổng thống Joe Biden tới thăm cơ sở sản xuất của Pfizer tại Kalamazoo. (Ảnh: Reuters).

Đến ngày 22/12/2020, cựu Tổng thống Trump đưa Pfizer vào danh sách ưu tiên mua lipid theo Đạo luật Sản xuất Quốc phòng. Pfizer sau đó cho biết sẽ bán thêm 100 triệu liều vaccine cho chính phủ Mỹ.

"Thực tế là họ cần giúp đỡ. Việc cho phép các nhà sản xuất khác mua thiết bị và thành phần (để sản xuất vaccine) sẽ làm hại Pfizer. Chúng tôi trước đó đã dùng Đạo luật Sản xuất Quốc phòng để giúp Moderna mua lipid, và giúp các công ty khác mua túi vô trùng. Pfizer sẽ đứng cuối trong hàng chờ mua", ông Slaoui cho biết.

Sau khi nhậm chức, chính quyền Biden tuyên bố sẽ sử dụng Đạo luật Sản xuất Quốc phòng giúp Pfizer được ưu tiên mua các loại máy bơm và máy lọc.

Các kỹ sư của Pfizer cho biết việc mở rộng công suất lọc là rất quan trọng giúp nâng cao sản lượng vaccine.

Tổng thống Biden trực tiếp tới thăm cơ sở sản xuất của Pfizer ở Kalamazoo. Tại đây, ông tham quan các thiết bị trữ đông, tận mắt chứng kiến công nhân đóng thùng vaccine gửi tới các tiểu bang, sử dụng đá khô làm mát do Pfizer tự sản xuất.

Sau "phép màu khoa học" đầu tiên là sản xuất vaccine sử dụng công nghệ mRNA, thành công của Pfizer ở Kalamazoo là "phép màu thứ hai - phép màu sản xuất - giúp tạo ra hàng trăm triệu liều vaccine", Tổng thống Biden dành những lời có cánh cho Pfizer.