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和其他药物不同，疫苗的受众绝大部分是健康的个体，这就对其生产提出更高的要求。疫苗生产过程的设计、监督是所有药品中最为严格的。只有将科学的生产工艺，严格、高效的管理，完善的质量控制与产品检测，全面的监管结合起来，才能够确保生产出安全、有效的疫苗。
疫苗的生产由以下基本步骤组成，可大致分为抗原的获得、抗原的分离和纯化、疫苗的配制。
对于减毒活疫苗和灭活疫苗而言，这一步实际上是病原体自身的扩增，以得到足够的原料用于后续的灭活或亚单位分离工艺。例如，病毒需要在细胞中培养，细菌病原体则需要用培养基在生物反应器中培养。对于重组蛋白疫苗来说，这一步则是含有目的基因序列的宿主细胞的扩增，以便为下一步分离纯化重组蛋白做准备。重组蛋白可以用细菌、酵母、昆虫或哺乳动物细胞来生产，也可以使用腺病毒、痘病毒等作为载体，将编码重组蛋白的目的基因插入至病毒基因组中进行表达。
本步骤是从培养、扩增后的基质中释放抗原，并且将抗原分离、纯化出来。具体的方案根据疫苗类型的不同而有所差异。对于灭活病毒疫苗来说，可能仅须将分离出来的病毒灭活即可；对于基因重组疫苗来说，则需要进行一系列复杂的柱层析、沉淀、超滤等操作。
在设计疫苗制剂的配方时，既要保证其经过合适的接种方式进入人体后能够有效分布，又需要疫苗具有足够的稳定性。疫苗配方中可包括增强免疫应答的佐剂、延长保质期的稳定剂和/或防腐剂。通常的配制过程如下：根据验证的最佳配方，将疫苗的主成分—免疫原和佐剂、稳定剂等成分混合均匀，然后将配制好的半成品疫苗灌装至经彻底清洗的无菌、无热原的单剂量或者多剂量容器中，并使用适宜的技术方法密封容器。
在疫苗生产过程中，除免疫原外，还可能加入一些添加剂，如佐剂、防腐剂、稳定剂，以及用于调节疫苗pH、渗透压等理化性质的成分。除添加剂外，正常疫苗生产工艺中使用的一些化学物质在形成最终成品时可能会存在一定残留。各国监管部门对添加剂和残留物的含量均要求进行控制。
早期的疫苗由灭活的全菌体、减毒或灭活的病毒或细菌类毒素组成，纯度较低。然而，正是由于其纯度低，经常会含有“内佐剂”（如微量的、有活性的外毒素或内毒素），它们可以增强疫苗的免疫原性。随着疫苗生产工艺的进步，疫苗的纯度得到不断提升；然而，疫苗的高度纯化在增加安全性的同时，往往也会导致内佐剂作用的消除，其结果就是高纯度抗原的免疫原性反而会降低。使用佐剂增强高纯度疫苗的免疫原性，是增强其保护性免疫应答的最经济有效的策略。
佐剂对于机体而言属于一种外来物质，可能会引起人体的不良反应。在疫苗临床试验前的安全性评价中，需要分别评估佐剂和疫苗成分的毒性。
防腐剂具备杀菌或抑菌的能力，疫苗中常用的防腐剂包括硫柳汞、苯酚、苯乙胺、甲醛以及2-苯氧乙醇等。在早期疫苗生产时，由于传统的生产工艺、生产设备的局限性，很难生产出无菌产品，必须使用防腐剂来保障疫苗的安全性。随着疫苗生产工艺、设备的改进，疫苗生产商已从多数疫苗中去除防腐剂。主要手段为通过严格的无菌保障，在整个生产过程中避免产品受外界环境的污染，如使用高效空气过滤器清洁传递至生产区域的空气，对车间和各种设施、设备定期消毒，操作人员身着洁净服等。
从理论上来说，疫苗中已经可以不添加防腐剂，但部分疫苗却仍然保留这一成分，其难点就在于成本问题。例如，为提高经济落后地区的疫苗接种率，需要生产多剂量疫苗（即每个最小包装中疫苗的含量可供多人使用）以降低成本，在接种时需要从容器中多次抽取疫苗，容器开口后在空气中暴露时间较长，存在微生物污染的风险。在20世纪，曾发生过多剂量无防腐剂疫苗被污染导致接种者死亡的严重事件，因此对于多剂量疫苗来讲，必须加入防腐剂来预防污染。如单纯地为了去除防腐剂，将疫苗从多剂量包装改为单剂量包装，则单支疫苗的成本会增加，且需要更多的贮藏和运输空间，这些增加的成本最终仍会转嫁至消费者身上。对消费者而言，完全去除防腐剂的获益可能很难衡量，但增加的花费却是显而易见的。
在病毒性疫苗的生产中，为避免细菌、支原体等其他微生物的污染，须添加抗生素。已批准使用的抗生素包括链霉素、多黏菌素B、新霉素和庆大霉素等。对于人体而言，残留的抗生素是潜在的过敏原。同时，使用含抗生素疫苗带来的耐药性也是人们所关注的一个重要问题。在有些国家，仅要求在包装标签上注明抗生素残留量（根据添加量和稀释倍数计算得到）；但在另外一些国家中，在企业放行和监管机构放行时，则要求对其实际含量进行测定。
为保护疫苗中的免疫原，通常须添加稳定剂。稳定剂可保护疫苗抵御高温、低温等不良环境。此外，对于冻干疫苗来说，疫苗中的免疫原通常仅有数十微克或更低，冻干后会达到肉眼无法观察的程度，且会黏附在瓶壁上，给复溶和注射带来一定的不确定性，因此需要添加一些基质（如糖类、氨基酸、蛋白质、明胶等），以便在冻干时容纳疫苗有效成分。人们对疫苗稳定剂的担心主要在于动物源性或人源性蛋白可能含有其他外源性物质，且可能导致过敏反应。因此，各国疫苗监管机构对稳定剂均制定了严格的管理规定。例如，在现行版《中国药典》中，在药用辅料的风险分级方面，将糖类等稳定剂列为中等风险的辅料，严格加以控制。
在制备灭活疫苗时，通常使用化学处理的方式灭活细菌和病毒，或去除毒素的活性，仅保留其抗原性。甲醛是制备细菌和病毒疫苗时，应用最为广泛的灭活剂，由于其毒性及潜在的致癌性，人们对疫苗中的甲醛一直存在担忧。目前为止，多数对于甲醛致癌性的研究仅针对呼吸道接触途径，因为这是工业和日常生活中人体接触甲醛的主要途径，而关于消化道或非肠道接触甲醛的研究则极少，需要进一步的研究加以评估。除甲醛之外，还有多种灭活制剂在已上市的疫苗中被使用，如戊二醛、β-丙内酯、过氧化氢等。针对不同种类的灭活制剂，各国监管部门对其最高限值均有相关规定。
在疫苗生产，尤其是病毒培养中可能会使用动物源性材料。疫苗中的动物源性蛋白可能会导致少数人过敏。例如，在鸡胚或鸡胚成纤维细胞中制备的病毒性疫苗中可能有鸡源蛋白残留，使用酵母制备的重组疫苗中可能残留酵母蛋白。对于鸡蛋、酵母等成分过敏者在接种疫苗时需要加以注意。根据疫苗监管的要求，对于动物源性过敏原、去污剂、溶剂和螯合剂等，即使没有证据表明这些物质可能与安全性相关，生产商也要对其残留情况进行说明。对于以上残留物质，各国监管部门均有相关规定，要求疫苗生产商证实其纯化工艺能将疫苗中的残留物质减少至安全阈值以下。
疫苗生产工艺中经常会使用多种动物源性材料，如明胶、牛血清或原代动物源性细胞，这些成分可能会受到外源性物质污染。根据疫苗监管部门要求，疫苗的主细胞库应进行外源性因子检测，生产工艺中使用的生产用培养物尤其是动物源性原材料须进行微生物因子检测，以保证无外来微生物和细胞系污染。
尽管现在对于疫苗添加剂或残留物仍然存在一些争议和顾虑，但由于现有的疫苗生产工艺或使用条件的限制，佐剂或防腐剂在某些疫苗中仍然是必不可少的，而部分残留物质尚无法完全去除。因此，各国监管当局对于疫苗添加剂的种类和含量、生产过程残留物均制定了相应的管理规范，要求生产厂家严格遵循。疫苗生产需要进行过程检测和签发检测，以保证疫苗中的添加剂和特定残留物的含量在允许范围内。
由于组成、性质以及生产工艺的不同，疫苗和其他药品相比有其独特的性质，例如：①疫苗的生产过程多为生物学过程，具有很大的不确定性；②疫苗的主要成分多为蛋白质、多肽或多糖类物质，对温度敏感，因此其生产、贮存、运输、使用须保持在冷链系统中；③疫苗制品通常采用生物学方法检定，其结果有较大的可变性；④疫苗中经常会添加佐剂或稳定剂，部分检定项目无法在成品阶段进行，因此生产的过程中控制尤为重要；⑤疫苗为无菌产品，须确保生产全过程的无菌状态；⑥疫苗的使用对象绝大多数是健康人群。基于以上特性，必须对疫苗生产的全过程进行质量控制，方可保证其安全、有效。
疫苗的质量受到生产人员、生产设施/设备、物料、生产工艺过程以及生产环境等多个方面的影响，因此应对疫苗生产的全过程进行风险分析，全面考虑影响疫苗质量的各种潜在风险并加以有效控制。
生产人员是造成产品可能出现微生物污染的最大风险之一。人体本身会持续产生大量的微粒，而微粒是洁净室内微生物附着和扩散的主要载体，生产人员在车间内的活动又会加速微粒的运动。因此，生产人员的着装、生产操作以及日常行为的控制尤为重要。
生产设施/设备是疫苗生产的必需硬件，其合理设计、正确选型、规范使用是疫苗质量得以实现的基本保障，其验证、确认、维护、维修和标识管理等是影响疫苗质量的关键风险点，应确保能够支持各项生产工艺在规定参数范围内的稳定运行。
疫苗生产的起始材料均为生物活性物质，如生产用菌/毒种和细胞株等。疫苗生产用菌/毒种及细胞库的管理，对于保持其生物学特征、保证疫苗的质量及生物安全至关重要。疫苗种子批和细胞库的制备、检定、登记、保存、领用及销毁等均须严格管理。除生物活性原材料之外，各类生产用原材料、辅料，内、外包材，以及佐剂、防腐剂、抗生素等对疫苗的质量也具有不容忽视的重要影响。
由于疫苗的生产过程是生物学过程，为保持其生物学活性，不能采用过度杀灭的方法进行处理。为保证其安全性，需要全过程关注无菌保障的管理和控制。生产企业对有毒/无毒生产区的隔离、人流/物流设计、更衣设施/程序、物料/物品的进出传送、生产环境的控制和监测、制剂和灌装等重要工艺过程的控制都是疫苗生产工艺中的关键环节。
对于疫苗而言，污染的风险既可能来源于生产环境中的微粒和微生物，也可能来源于进出生产环境的物品、人员、设备等。对生产环境进行控制的目的就是为疫苗的生产和质量控制提供适宜的环境，包括房间的压差、洁净空气、气流流向和温/湿度等。
根据《中华人民共和国疫苗管理法》规定，疫苗应当按照经核准的生产工艺和质量控制标准进行生产和检验。
疫苗检定项目按照其生产工艺的前后顺序，通常可以分为以下几类：①菌/毒种检定：鉴别试验、无菌检查、外源因子检查，菌/毒种关键基因稳定性、免疫原性、安全性等；②培养物检定：无菌检查、支原体检查等；③原液检定：无菌检查、支原体检查、残余宿主细胞蛋白质/DNA含量测定，抗原含量、蛋白质含量测定；④半成品检定：无菌检查、抗原含量测定等；⑤成品检定：鉴别、外观、装量、pH、渗透压、无菌检查、异常毒性检查、细菌内毒素检查、效价测定、抗生素残留量检测等。
尽管疫苗检定的主要项目大体一致，但根据疫苗种类的不同，灭活疫苗、减毒活疫苗、基因工程疫苗在具体检定过程中各自分别有一些需要重点关注的项目。
灭活疫苗使用的培养基通常为人工合成，可能含有动物源性或人源性物质，对于外源物质成分的检测为关键控制点之一；对于培养物需要进行无菌检查。由于疫苗须进行灭活，根据不同疫苗的工艺，纯化前或纯化后灭活效果的监测也是一个关键控制点；对于原液还需要进行无菌检查，以及蛋白质含量、抗原含量、残留宿主细胞蛋白质/DNA含量、残留牛血清白蛋白含量等项目的检测。此外，针对灭活疫苗的特性，抗生素残留量、佐剂含量、防腐剂含量等项目亦须关注。
减毒活疫苗使用的培养基通常也需要人工合成，对于菌/毒种安全性、稳定性及外源因子的检测为关键控制点。减毒活疫苗的多数检测项目与灭活疫苗基本相似，此外还须重点关注菌/毒株的安全性，尤其是疫苗株是否存在回复突变的可能。
由于疫苗表达系统来源的成分对于人体来说基本都属于外源物质，因此对于目的表达产物的纯度、外源物质成分的检测均为关键控制点。基因工程疫苗的主要检测项目包括目的抗原的纯度、鉴别试验、活性检测，宿主细胞蛋白质/DNA残留量、工艺相关杂质、外观、装量、pH、动物体内效力/体外相对效力、无菌检查、异常毒性检查、细菌内毒素检查等。
（何鹏）