全球疫苗分发对于根除致命疾病至关重要。1980 年，经过密集的疫苗接种运动，世界卫生大会宣布根除天花。截至 2020 年，全球每年的新脊髓灰质炎病例不到 500 例。
在美国，14种曾经致命的疾病（如白喉和麻疹）现在几乎被消除。然而，它们在无法开展严格的疫苗接种活动的国家更为普遍。
无法开展这些疫苗接种活动通常是由于疫苗成本高得令人望而却步。当疫苗的生产成本更低时，它们可以以低得多的成本在全球范围内分发，从而进一步在各地根除疾病。
工厂占地面积与制造成本密切相关
空间是一种宝贵的商品，尤其是在 GMP 洁净室设施中。减少生物反应器和其他各种设备的占地面积可以产生深远的好处——最终更便宜、更广泛地分发疫苗。
在任何情况下，减少占地面积都会降低商品的总体成本，从而提高设置效率和成本效益。对于上游设置，可以通过设计创新方法增加细胞密度，从而大大减少生物反应器的占地面积，从而从相同的设置中获得更高的产量，并在不增加成本的情况下生产更多剂量的疫苗。
过程强化：通过减少设备使用来提高生产力
过程强化的目标是提高生产力，同时减少必要的工厂规模。这意味着新设施所需的资本投资更低，生命周期间接成本更低，商品成本全面降低，同时保持甚至提高设施的产量。
在生物反应器中，可以通过增加反应器介质中的细胞密度来实现工艺强化。传统上，细胞培养物在 2D 表面生长，扩大规模只需要增加细胞粘附的可用表面积。
这种方法可以实现 2000 万个细胞/mL 的细胞密度，并且需要较大的生产足迹：培养箱和生物安全柜的数量需要随培养规模的增加而增加。该系统还需要许多熟练的作人员来监测培养物。
微载体等新技术使科学家和制造商能够在更小的占地面积内实现更高的细胞密度。2014 年，颇尔 iCELLis 达到 1 亿个细胞/mL，并且这个数字还在不断提高。目前，Univercells 正在使用盖茨基金会的赠款将密度提高到令人印象深刻的 2.5 亿个细胞/mL，其目标是将疫苗制造成本降低到足以让他们以每剂 0.15 美元的成本向低收入和中等收入国家提供脊髓灰质炎疫苗。
案例研究：Sartorius 使用工艺强化加速疫苗开发
在 2020 年 7 月的一份白皮书中，赛多利斯将工艺强化视为加速疫苗开发以应对 COVID-19 的一种方法。他们指出，在全球范围内，任何时候闲置的 2,000 升生物反应器都比 20,000 升符合 GMP 的生物反应器多得多。这些较小的生物反应器非常灵活，可以集成到可移动的撬块中，从而实现快速的产品转换。白皮书指出，“利用强化细胞培养过程……要生产 10 – 20 剂疫苗/mL，[使] 可以进行 2,000 L 的运行，并生产足够的疫苗用于小规模试验。
横向扩展（而不是纵向扩展）可以最大限度地提高现有设施的效率
横向扩展生物反应器设施是指增加较小反应器的产量，而无需扩大到生产规模的反应器。这可以通过简单地增加较小生物反应器的数量或增加单个较小反应器内的细胞密度来实现。
与从 2,000 L 生物反应器放大到 10 – 20,000 L 反应器相比，横向扩展通常更容易、更可行。这主要是因为它允许大规模培养生长（和疫苗生产），而不需要为（非常昂贵的）大型生物反应器设计的设施。
横向扩展工艺的一个关键优势是它允许继续使用一次性生物反应器 （SUB）。与多用途反应器相比，SUB 更便宜、更灵活，并且可以实现更长的正常运行时间，但它们的最大容量通常约为 2,000 L。增加设施中 SUB 的数量，同时增加其可实现的细胞密度，可以成功弥合 SUB 和生产规模生物反应器之间 10 倍的容量差距。
这减少了商业规模生物反应器的必要占地面积，并且可能对 3 期疫苗试验特别有用，因为 3 期疫苗试验需要生产大量剂量，但结果仍不确定。因此，如果能够满足临床试验的生产需求，而不需要当前（巨大的）资本支出水平，就可以让更多的生物制剂进入临床试验，从而使更多的新疫苗更快地进入市场，使我们能够比以前更有效地对抗新的或罕见的疾病。