FDA cGMP-overvejelser: Sikring af sterilitet og udstyrskvalificering for bioreaktorer til cellekultur
Proceskontrol og risikostyring: Sterilisering, tæthedsprøvning og bioreaktorspecifik kvalificering
For at overholde FDA's cGMP-vejledninger skal farmaceutiske virksomheder have valideringsprotokoller, der er specifikke for virksomhedens cellekultur-bioreaktorsystemer. Ved brug af Bioburden-testningsvalideringsvejledningerne for Geobacillus stearothermophilus-spor som valideringsorganismer og/eller indikatorer i henhold til USP <1229> eller andre ISO 14937-vejledninger skal en damp-på-plads (SIP)-cyklus opnå en SAL på højst, og en maksimal trykfaldsforøgelse efter sterilisering skal fastlægges for at validere bioreaktorbeholderens integritet, da selv én gennemtrængning på 0,5 mikrometer – som er den gennemsnitlige gennemtrængningsrate – ville være årsagen til en hændelse, og den gennemsnitlige omkostning for branchen ved at afhjælpe hver enkelt gennemtrængningshændelse udgør ca. 740.000 USD (Ponemon Institute, 2023).
Bioreaktor-specifik kvalificering består af fabriksaccepttest (FAT) samt tre andre adskilte faser:
1. Installation Qualification (IQ) – inspektion af de installerede systemer, inklusive sporbare komponenter.
2. Operational Qualification (OQ) – ydeevurdering, f.eks. temperaturregulering inden for en tolerance på ±0,5 °C.
3. Performance Qualification (PQ) – evaluering til bekræftelse af reproducerbar ydelse under bioreaktorbrugsforhold.
Menneskelige indgreb i bioreaktordrift – primært på grund af prøvetagning og materialeoverførsler – er ansvarlige for 78 % af de dokumenterede kontaminationshændelser i bioreaktorer, som beskrevet i PDA Technical Report 68 (2022). Brugen af forskellige validerede asceptiske forbindelser, der tillader åbne-system-manipulationer, såsom sterile svejseapparater og hurtige overførselsporte (RTP’er), medfører en ordensstørrelse mere manipulation inden for omfanget af bioreaktorindgreb. Op til 90 % af kontaminationsrisikoen kan reduceres ved brug af automatiserede prøvetagningsystemer og ved at opretholde prøvesterilitet gennem dampsteriliserbare systemer og veje, inline-filtre til fjernelse af prøvekontamination samt realtidsprøvetagning til omfattende sporing og logning i forhold til manuel prøvetagning.
Når det drejer sig om prøvetagningsindgreb – især hyppige prøvetagningsindgreb udført i perioder med maksimal celletæthed – skal procesvalidering udføres, og en robust design skal implementeres og opretholdes gennem hele produktionslivscyclussen.
Celldyrkningsbioreaktorer udgør et afgørende element i bioreaktorrammeverket. Den reviderede EU-GMP-bilag 1 fra 2022 om kontaminationskontrolstrategier (CCS) foreslår et bioreaktorrammeverk, der strukturerer designet efter en vidensbaseret og risikobaseret tilgang til kontaminationskontrol. Bioreaktorer er omfattende reguleret, herunder krav om flere robuste valideringer, gennem hele rammeværkets design og output, som følger:
Testning af filterintegritet i henhold til ASTM F838-22 på en bioreaktors filtersystem samt dets evne til at opfange partikler på 0,2 µm forbliver en del af den cykliske produktion og er obligatorisk.
Verifikation af dynamisk strømning anvender sporeranalytiske undersøgelser og CFD-modellering til at afgøre, om blandingssystemer og sparging-systemer sikrer tilstrækkelig homogenitet i vækstmediet uden dannelse af partikler og uden biofilmdannende døde zoner.
Denne integrerede tilgang flytter fokus fra efterfaktiske miljøvurderinger til realtidsbaserede, udstyrsbaserede risikostyringsforanstaltninger. Moderne engangsbioreaktorer har for eksempel indbyggede tryktransducere og automatiseret logning, der understøtter kontinuerlig sikring samt en reduktion på 40 % af risikoen forbundet med menneskelige indgreb i åbne aseptiske processer (EU GMP-bilag 1, 2022). Konstruktionselementer såsom prøvetagningsporte i lukkede systemer, væskeveje uden forbindelser og forureningssikringsystemer skal have til formål at opnå det beskrevne resultat, nemlig at forhindre forurening gennem tilstedeværelsen af luftbårne forurenende stoffer under høstningen.
Bilag 1 understreger, at overvågning af bioreaktorer i rensedøre er utilstrækkelig i lyset af de risici, der er specifikke for bioreaktorer, herunder biofilmdannelse på de våde overflader og udvaskning af stoffer fra polymerforingslaget. Derfor er det nødvendigt at operere ud fra antagelsen om værste tænkelige anvendelsesscenarier med vedvarende omrøring, temperaturafvigelser og hvileperioder for at validere kontrolsystemer med hensyn til analytisk robusthed.
Inklusion af cellekultur-bioreaktordrift i henhold til ISO 14644-1 og EU GMP C/D-krav
Driftsgrænser for cellekultur-bioreaktorer i aseptisk proces
Cellekultur-bioreaktorer kan konfigureres sikkert til drift i overensstemmelse med ISO-klasse 7 (EU GMP-klasse C), især ved behandling af fuldstændigt lukkede systemer uden eksponering for omgivelserne under drift, prøvetagning eller overførsel.
• Fremstilling af næringsoptioner og bufferopløsninger (i-linje/terminal steril proces) Montage og
• SIP (sterilisering i stedet) af forsteryliserede og forseglede bioreaktorsystemer
• Håndtering af lukkede steriliserede enheder (udstyr) inden desinfektion.
Der skal overholdes mange operationelle grænser for lukkede systemer: Begrænsninger omfatter ≤ 352.000 partikler/m³, ≥ 0,5 µm/m³, latens, §175, EU GMP-bilag 1 (2022) mikrobiologiske grænseværdier på ≤ 100 CFU/m³ (luft) og (≤ 50 CFU) kontaktplade (overflader) samt latens (i hviletilstand). Total og ensidig adskillelse af systemer.
Driften af bioreaktorsystemerne skal være lukket/bekræftet af producenterne samt valideret ved ”filtrerings- og nedbrydningsintegritetstest”.
Global harmonisering og revisionsklar dokumentation for cellekulturbioreaktorer
Der kræves mindst tid, penge og ressourcer, hvis et globalt harmoniseret system som ICH Q10 implementeres for validering, ændringskontrol og dokumentationskrav til bioreaktordrift. I lægemiddelindustrien forenkler globale harmoniserede systemer procedurerne hos FDA, EU og landespecifikke reguleringsmyndigheder. Fraværet af påkrævet testning nedsætter markedsføringstiden med op til 40 % og letter teknologioverførsler på tværs af mange regioner, som dokumenteret i ICH-afstemte rammeværker og ISPE’s Good Practice Guide fra 2023.
Realtime-parametre for processen, batchdokumentationen i henhold til 21 CFR Part 11 samt dokumentationen af ændringer og udstyrskalibrering og vedligeholdelse er alle indholdt i et sammenkoblet digitalt system, hvilket sikrer klarhed til revision. Når disse integrerede systemer kombineres med en anmodning om revision fra blockchain, er de uden sidestykke, når det gælder bevarelse af data og forfalskningssikre optegnelser. Moderne produktionsfaciliteter anvender et system, der integrerer teknologi til kontinuerlig overvågning af afvigelser og er integreret til at udføre en automatisk rodårsanalyse. Den gennemsnitlige branchesystemtid reduceres med 35 %. De implementerede rammeværker demonstrerer fuldt integrerede, automatiserede og digitalt aktiverede kvalitetssystemer, som understøtter EEAT på tidspunktet for revisionen.
Ofte stillede spørgsmål
Hvad betyder det at være i overensstemmelse med FDA’s cGMP for bioreaktorcellekulturindustrien?
Driften af bioreaktorcellekultur sikrer produktets sikkerhed og kvalitet. Produktet skal være frit for forurening, og driften af cellekulturbioreaktorer opfylder de strenge krav til kontaminationskontrol, udstyrskvalificering og sterilitet.
Hvad er betydningen af at udføre en trykfaldstæthedsprøve på en bioreaktor?
Udførelse af en trykfaldstæthedsprøve er den eneste måde at sikre steriliet i cellekulturprocessen ved løbende at verificere integriteten af beholderen.
Hvad er komponenterne i kvalificering af bioreaktorudstyr?
Der er tre komponenter: Installation Qualification (IQ), Operational Qualification (OQ) og Performance Qualification (PQ). Disse omhandler samling af bioreaktoren, driften af bioreaktoren samt bioreaktorens produktionsresultater.
Hvad er Kontaminationskontrolstrategier (CCS) i forbindelse med EU-GMP-bilag 1?
CCS bygger på både videnskabelige og risikobaserede metoder til vurdering af bioreaktorfunktion med målet om at minimere sandsynligheden for forurening i cellekultur.
Hvornår kan en fuldstændig lukket bioreaktor kræve kun et renrum af ISO-klasse 7 (klasse C)?
Når en fuldstændig lukket bioreaktor aldrig kommer i kontakt med det ydre miljø til formål som prøvetagning, overførsel eller drift, er kun et renrum af ISO-klasse 7 (eller klasse C) tilstrækkeligt.