Hvorfor er fleksibilitet til dobbelt brug et centralt designelement i nutidens bioreaktorer
Hvad skal bioreaktorer til småskala-produktion udstyres med for at dække spændet mellem R&D og GMP?
Dagens bioreaktorer fjerner gamle barrierer ved at bruge en nahtløs teknologioverførsel fra forskning til indledende produktion. De anvender et modulært design, der sikrer de samme parametre og kontrolforhold i både R&D og GMP. Dette garanterer de samme cellekulturbetingelser fra små til store produktionsbatche. Denne modularitet forkorter den tid, der kræves til systemvalidering, med 40–60 % sammenlignet med traditionelle metoder, og undgår de dyre og tidskrævende cyklusser, der forsinker indsendelsen af en IND.
Fordele:
Fleksibilitet: Modulariteten tilbyder et stort antal eksperimentelle designs med minimal hardware
Overholdelse: Tilbyder overholdelse af 21 CFR Part 11 via elektroniske signaturer og revisionslogge
Skalering ned: Mindre systemer anvender samme masseoverførsel og fluidik som større systemer
Dette system fungerer bedre og muliggør hurtigere fremskridt i udviklingen.
Indflydelsen af engangsbioaktorer på fremstilling og procesudvikling
Engangsbioreaktorer bruger en engangsstrømningsvej og steriliserede komponenter. Dette fremskynder processerne ved at eliminere rengøringsvalidering og drastisk reducere risikoen for krydskontamination samt produktomstilling. De anvender en filmteknologi, der sikrer en konstant blandingprofil og iltoverførsel, hvilket resulterer i en celleoverlevelse på over 95 % i et område fra 2–2000 L.
Fordele – Indvirkning på forskning og udvikling – Indvirkning på fremstilling
Risiko for kontamination – Næsten nul risiko for krydskontamination – Ingen rengøringsvalidering
Hastighed – 70 % hurtigere batch – Øjeblikkelig produktomstilling
Omkringkostninger – 85 % lavere startomkostninger – Besparelser på facilitetsopsætning på 740.000 USD (Ponemon Institute)
Disse systemer er afgørende for accelereret udvikling af biologika for agile bioteknologivirksomheder i tidlige faser, der udvikler flere produkter.
Kontrolleret bioreaktorskalering og procesoverførsel
Hvad kræves der for ingeniørmæssige skalamodels nedskalering, såsom ambr250, for at forudsige ydeevnen for fuldskala-bioreaktorer
En præcis teknisk skala-ned-bioreaktor, såsom ambr250, er i stand til at genskabe væske- og masseoverførselsfænomenerne i større bioreaktorer. Inden for begrænsningerne af bio-processteknik er udfordringen for ingeniører at fastslå de optimale driftsbetingelser for store bioreaktorer ved at genskabe kritiske skala-op-parametre, såsom blanding og masseoverførsel, ved hjælp af en lille mængde biomasse. Betingelser som temperatur, pH og opløst ilt ændres typisk ikke i bio-procesdrift. Ved hjælp af højhastigheds-bioprocessforskning kan ingeniører teste et stort antal betingelser og udvikle prediktive modeller for bioreaktorernes ydeevne ved store bioreaktorvolumener op til 2.000 L eller endda 10.000 L. Denne metode, der bygger på tilgængelig bioprocessforskning, er værdifuld for at mindske de potentielle risici forbundet med skala-op af bioreaktorer samt for at reducere tiden til opnåelse af god fremstillingspraksis (GMP) inden for bioproduktion.
Demonstrerer overførbeligheden af bioreaktorprocesser fra laboratorie- til klinisk og kommerciel skala
At overføre en proces fra én skala til en anden kræver en stringent tilgang til iterativ forskningsingeniørarbejde for at demonstrere kontrol og konsekvens af kritiske kvalitetsattributter, såsom titerværdi, glykosylering og urenheder, på hver skala. Valideringen starter med en risikovurdering af forskellene i udstyret (f.eks. sparger, propeller) og forskningsingeniørarbejdet på en række mellemstore skalaer for at optimere kontrol af tilførsel og perfusion. En teknologioverførselsprotokol anvendes til at sikre alignment mellem afsendende og modtagende parter vedrørende prøvetagning, de accepterede analyseteknikker og de fastlagte acceptkriterier. Når teknologioverførslen udføres trinvis, forbliver processen konsekvent, og variabiliteten samt den regulatoriske byrde minimeres. Dette resulterer i, at de terapeutiske produkter er identiske
Fordele og omkostninger ved strategiintegration
Reduceret valideringsindsats, sofistikeret teknologioverførsel og bedre kontrol med forureninger
En strategi for integration af bioreaktorplatforme, hvor de samme bioreactorsystemer anvendes i et firma’s forskning og udvikling samt i småskala GMP-produktion i batch, minimerer valideringsindsatsen for systemerne. De samme rengøringsprotokoller og styringslogik behøver ikke valideres for hver processteg. Integration af engangsbioreactorsystemer, som fremstilles og pakkes som et sæt færdige til brug bioreaktorkomponenter, hjælper også med at mindske risikoen for forurening. Desuden resulterer elimineringen af rengøringscyklusser og fraværet af validering af rengøring på plads (CIP) i den samme valideringsindsats. Dette er især nyttigt for startups og kontraktservicevirksomheder, der skal fremstille og levere kliniske produkter inden for kortest mulig tid, samtidig med at de overholder regulatoriske krav.
Reduceret ejerskabsomkostning: Kapitalomkostning, forbrugsvarer og uddannelsesomkostninger samt reduceret krav til produktionsareal
I en bioproduktionsproces resulterer integrationen af engangsbioreaktorsystemer i et firma's forsknings- og udviklingsafdeling samt dets småskala GMP-produktion konsekvent i en positiv vurdering. Kapitalomkostningerne falder. Der er ingen rustfrie gærfat, dampsterilisationssystemer eller rengørings- og sterilisations-systemer (CIP/SIP). Selvom de eksklusive forbrugsartikler udgør en gentagende omkostning, kompenserer de arbejdskraft-, vand- og energiomkostningerne samt valideringsindsatsen og anlæggets arealforbrug. Standardisering forbedrer uddannelse og driftseffektivitet og giver fleksibilitet i organisationsstrukturen og arbejdsgrupperne. For et anlæg, der fremstiller flere produkter eller biologiske lægemidler i forskellige skalaer, reduceres ejeromkostningerne betydeligt uden at påvirke produktionsprocessens integritet eller bringe processen uden for reguleringsmæssig overensstemmelse.
Ofte stillede spørgsmål (FAQ)
Hvad er fordelene ved bioreaktorsystemerne sammenlignet med deres forgængere for R&D- og GMP-produktionsprocesserne?
Den nye generation af bioreaktorer er designet til at muliggøre kontinuerlig teknologioverførsel, konsistens i driftsparametre og reduktion af den tid og den indsats, der kræves til validering.
Hvordan forbedrer engangsbioreaktorer drifteffektiviteten?
Spørgsmål: Hvorfor er det nyttigt at anvende skalamodeler i bioprocessering?
Svar: Skalamodeler bruges til at estimere produktionsstørrelsesparametre, mens mængden af materiale begrænses. Dette fører til korrekte estimationer og hurtigere opskalering til GMP-produktion.
Spørgsmål: På hvilken måde giver en strategi for forenede bioreaktorer lavere omkostninger?
Engangsbioreaktorsystemer eliminerer risikoen for krydskontaminering, og de forud-
A: Forenede bioreaktorplatforme holder omkostningerne lave inden for flere områder, såsom køb af anlæg, arbejdskraft, uddannelse, energi, vand og validering, samtidig med at de konsekvent opfylder de krævede reguleringsmæssige standarder.
Q: Hvordan kan en overførsel af en bioreaktorproces lykkes?
A: For at opnå succesfulde og forudsigelige resultater på tværs af en række processer uden behov for yderligere reguleringsgodkendelser er det vigtigt at gennemføre grundige sammenligningsstudier og risikovurderinger samt at opnå enighed med alle interessenter om de specifikke analytiske metoder, der skal anvendes.