Zvažte požadavky FDA na cGMP: zajištění sterility a kvalifikace zařízení pro bioreaktory pro kultivaci buněk
Procesní řízení a řízení rizik: sterilizace, testování těsnosti a specifická kvalifikace bioreaktorů
Aby farmaceutické společnosti zůstaly v rámci pokynů FDA týkajících se aktuálních postupů výroby (cGMP), musí mít ověřovací protokoly specifické pro jejich systémy bioreaktorů pro pěstování buněk. Při použití směrnic pro ověření testování biologického znečištění (bioburden) s endospory Geobacillus stearothermophilus jako ověřovacích organismů a/nebo indikátorů podle USP <1229> nebo jiných směrnic ISO 14937 musí cyklus sterilizace na místě pomocí páry (SIP) dosáhnout úrovně sterility assurance level (SAL) nejvýše dané hodnoty a po sterilizaci je nutné stanovit maximální tlakový pokles v důsledku netěsnosti, aby byla ověřena celistvost nádoby bioreaktoru; již jediná netěsnost o velikosti 0,5 mikrometru – což je průměrná velikost netěsnosti – by mohla být kořenovou příčinou incidentu a průměrné náklady průmyslu na odstranění každého takového incidentu činí přibližně 740 000 USD (Ponemon Institute, 2023).
Kvalifikace specifická pro bioreaktor se skládá z přijímacího testování u výrobce (FAT) a dále ze tří dalších oddělených fází:
1. Kvalifikace instalace (IQ) – kontrola nainstalovaných systémů včetně sledovatelnosti jednotlivých komponent.
2. Kvalifikace provozu (OQ) – hodnocení výkonu, například regulace teploty v toleranci ±0,5 °C.
3. Kvalifikace výkonu (PQ) – hodnocení potvrzující reprodukovatelný výkon za podmínek použití bioreaktoru.
Lidský zásah do provozu bioreaktorů – především odběry vzorků a přenosy materiálů – je zodpovědný za 78 % případů kontaminace bioreaktorů doložených v technické zprávě PDA č. 68 (2022). Použití různých ověřených aseptických spojů, které umožňují manipulaci s otevřeným systémem, jako jsou sterilní svařovací zařízení a rychlé přenosové porty (RTP), zvyšuje počet manipulací v rámci zásahů do bioreaktoru o řád velikosti. Automatizované systémy odběru vzorků spolu s udržováním sterility vzorků prostřednictvím systémů a tras sterilizovatelných párou, inline filtrů k odstranění kontaminace vzorků a reálného odběru vzorků pro komplexní sledování a zaznamenávání snižují riziko kontaminace až o 90 % ve srovnání s manuálním odběrem vzorků.
Pokud jde o zásahy spojené s odběrem vzorků – zejména časté zásahy prováděné v období maximální buněčné hustoty – je nutné provést validaci procesu a implementovat robustní návrh, který je třeba udržovat po celou dobu životního cyklu výroby.
Bioreaktory pro kultivaci buněk tvoří klíčový prvek rámce bioreaktorů. Revizovaná příloha 1 EU GMP z roku 2022 týkající se strategií kontroly kontaminace (CCS) navrhuje rámec bioreaktorů, který strukturuje návrh na základě vědeckého a založeného na riziku přístupu ke kontrole kontaminace. Bioreaktory jsou v rámci návrhu i výstupů rámce podrobně upraveny, včetně několika robustních validací, jak je uvedeno níže:
Testování integrity filtrů pomocí normy ASTM F838-22 na filtračním systému bioreaktoru a jeho schopnost zadržet filtr o velikosti 0,2 µm zůstává součástí cyklické výroby a je povinné.
Verifikace dynamického toku využívá analytické studie s použitím stopovacích látek a modelování pomocí výpočtové dynamiky tekutin (CFD), aby bylo určeno, zda systémy míchání a provzdušňování udržují médium dostatečně homogenní bez vzniku částic a bez mrtvých zón, ve kterých by mohlo docházet k tvorbě biofilmu.
Tento integrovaný přístup přesouvá zaměření dodržování předpisů z retronpektivních environmentálních posouzení do řízení rizik v reálném čase na základě zařízení. Moderní jednorázové bioreaktory například disponují vestavěnými tlakovými snímači a automatickým zaznamenáváním dat, které podporují nepřetržitou jistotu dodržování požadavků, a snižují riziko spojené s lidskými zásahy v otevřených aseptických procesech o 40 % (příloha 1 k evropským směrnicím GMP, 2022). Konstrukční prvky, jako jsou odběrové přípojky v uzavřených systémech, tekutinové dráhy bez spojů a systémy kontroly kontaminace, by měly být zaměřeny na dosažení výsledku popsaných prostor, ve kterých je zabráněno kontaminaci způsobené přítomností vzdušných nečistot během sběru.
Příloha 1 zdůrazňuje, že monitorování bioreaktorů v čistých prostorách je nedostatečné s ohledem na rizika specifická pro bioreaktory, včetně tvorby biofilmu na mokrých povrchů a vyplavování látek z polymerové vložky. Je tedy nutné provozovat bioreaktory za předpokladu nejnepříznivějších scénářů využití – trvalé míchání, výkyvy teploty a období klidu – aby byly ověřeny řídicí systémy z hlediska analytické robustnosti.
Zahrnutí provozu bioreaktorů pro pěstování buněk do požadavků ISO 14644-1 a EU GMP třídy C/D
Provozní hranice pro bioreaktory pro pěstování buněk v aseptickém zpracování
Bioreaktory pro pěstování buněk lze bezpečně konfigurovat pro provoz v čistých prostorách třídy ISO 7 (třída EU GMP C), zejména při zpracování plně uzavřených systémů, které během provozu, odběru vzorků nebo přečerpávání nejsou vystaveny okolnímu prostředí.
Příprava živných půd a pufrů (sterilizace v průtoku/na konci procesu), montáž a
SIP předsterylizovaných a uzavřených bioreaktorových systémů
Manipulace se sterilizovanými uzavřenými jednotkami (vybavením) před dezinfekcí.
Pro uzavřené systémy je nutné dodržovat mnoho provozních hranic: Meze zahrnují ≤ 352 000 částic/m³, ≥ 0,5 µm/m³, dobu latence, mikrobiologické limity podle §175 a přílohy 1 EU GMP (2022) – ≤ 100 CFU/m³ (vzduch) a (≤ 50 CFU) kontaktní deska (povrchy), a dobu latence (během klidového stavu). Celkové i jednostranné oddělení systémů.
Provoz bioreaktorových systémů musí být uzavřený/ověřený výrobci a potvrzen testováním „integrity filtru a degradace“.
Globální harmonizace a dokumentace připravená pro audit pro bioreaktory používané při kultivaci buněk
Nejméně času, peněz a zdrojů je vyžadováno v případě implementace systému globální harmonizace, jako je ICH Q10, pro validaci, řízení změn a dokumentační požadavky provozu bioreaktorů. V farmaceutickém průmyslu systémy globální harmonizace zjednodušují postupy FDA, EU a zemí-specifických předpisů. Absence požadovaných zkoušek zkracuje dobu do uvedení na trh až o 40 % a usnadňuje přenos technologií do mnoha regionů, jak je zdokumentováno rámci vyhovujícími pokynům ICH a Průvodcem dobré praxe ISPE z roku 2023.
Skutečné parametry procesu, dávkové záznamy podle předpisu 21 CFR část 11, dokumentace změn a kalibrace zařízení i údržby jsou všechny součástí propojeného digitálního systému, čímž je dosaženo připravenosti na audit. Pokud jsou tyto integrované systémy kombinovány s požadavkem na audit založeným na blockchainu, jsou nezvykle vhodné pro uchování dat a záznamů nepodvržitelných proti manipulaci. Moderní zařízení využívají systém, který zahrnuje technologie pro nepřetržité sledování odchylek a je integrován tak, aby umožnil automatickou analýzu kořenové příčiny. Průměrná doba systému v průmyslu se snížila o 35 %. Implementované rámce ukazují plně integrované, automatizované a digitálně podporované systémy kvality, které v době auditu podporují princip EEAT.
Často kladené otázky
Co znamená dodržování požadavků FDA na aktuální postupy výroby (cGMP) v průmyslu kultivace buněk v bioreaktorech?
Provoz bioreaktorů pro pěstování buněčných kultur zajišťuje bezpečnost a kvalitu výrobku. Výrobek musí být prostý kontaminace a provoz bioreaktorů pro pěstování buněčných kultur splňuje přísná kritéria pro kontrolu kontaminace, kvalifikaci zařízení a sterilitu.
Jaký je význam provádění testu úniku tlakovým poklesem na bioreaktoru?
Provádění testu úniku tlakovým poklesem je jediným způsobem, jak zajistit sterilitu procesu pěstování buněčných kultur neustálou ověřováním integrity nádoby pro uzavřené prostředí.
Z čeho se skládá kvalifikace zařízení bioreaktoru?
Skládá se ze tří složek: kvalifikace instalace (IQ), kvalifikace provozu (OQ) a kvalifikace výkonu (PQ). Tyto složky se týkají montáže bioreaktoru, provozu bioreaktoru a výsledků výroby bioreaktorem.
Co jsou strategie kontroly kontaminace (CCS) ve smyslu přílohy 1 EU GMP?
CCS se spoléhá jak na vědecké, tak na rizikové metody hodnocení funkce bioreaktoru s cílem minimalizovat pravděpodobnost kontaminace v kultuře buněk.
Kdy může plně uzavřený bioreaktor vyžadovat pouze čistou místnost třídy ISO 7 (třída C)?
Pokud plně uzavřený bioreaktor nikdy neprichází do kontaktu s vnějším prostředím za účelem odběru vzorků, přenosu nebo provozu, je postačující čistá místnost třídy ISO 7 (nebo třídy C).