Consideraciones de las BPM actuales de la FDA: Garantía de esterilidad y cualificación de equipos para biorreactores de cultivo celular
Controles del proceso y gestión de riesgos: esterilización, ensayos de fugas y cualificación específica para biorreactores
Para permanecer dentro del marco de las directrices cGMP de la FDA, las empresas farmacéuticas deben contar con protocolos de validación específicos para los sistemas de biorreactores de cultivo celular de la empresa. Mediante las directrices de validación de ensayos de biocarga que utilizan esporas de Geobacillus stearothermophilus como organismos y/o indicadores de validación según la monografía USP <1229> u otras directrices ISO 14937, un ciclo de esterilización en lugar (SIP) debe alcanzar una SAL de no más de [valor], y debe establecerse una pérdida máxima de presión tras la esterilización para validar la integridad del recipiente del biorreactor; incluso una única pérdida de 0,5 micras —que corresponde a la tasa media de pérdidas— constituiría la causa raíz de un incidente, y el coste medio estimado para la industria en la corrección de cada uno de estos incidentes de pérdida asciende a aproximadamente 740 000 USD (Instituto Ponemon, 2023).
La cualificación específica para biorreactores comprende las pruebas de aceptación en fábrica (FAT) así como otras tres fases diferenciadas:
1. Calificación de Instalación (IQ): inspección de los sistemas instalados, con trazabilidad completa de los componentes.
2. Calificación Operacional (OQ): evaluación del rendimiento, por ejemplo, regulación de la temperatura dentro de una tolerancia de ±0,5 °C.
3. Calificación de Rendimiento (PQ): evaluación para confirmar la reproducibilidad del rendimiento en condiciones de uso del biorreactor.
Las intervenciones humanas en las operaciones de biorreactores —principalmente debidas a muestreos y transferencias de materiales— son responsables del 78 % de los eventos de contaminación en biorreactores documentados en el Informe Técnico 68 de la PDA (2022). El uso de distintas conexiones asépticas validadas que permiten manipulaciones en sistemas abiertos, como soldadores estériles y puertos rápidos de transferencia (RTP), provoca un orden de magnitud mayor de manipulaciones dentro del alcance de las intervenciones en biorreactores. Hasta el 90 % del riesgo de contaminación se reduce mediante sistemas automatizados de muestreo y manteniendo la esterilidad de las muestras mediante sistemas y vías esterilizables por vapor, filtros en línea para eliminar la contaminación de las muestras y muestreo en tiempo real para un seguimiento y registro exhaustivos, en comparación con el muestreo manual.
Cuando se trata de intervenciones de muestreo —especialmente intervenciones de muestreo de alta frecuencia realizadas durante los periodos de máxima densidad celular— es necesario realizar la validación del proceso e implementar un diseño robusto que se mantenga a lo largo de todo el ciclo de vida de la producción.
Los biorreactores para cultivo celular constituyen un elemento fundamental del marco de biorreactores. La revisión de 2022 del Anexo 1 de las BPF de la UE sobre Estrategias de Control de la Contaminación (ECC) propone un marco de biorreactores que estructura su diseño según un enfoque científico y basado en el riesgo para el control de la contaminación. Los biorreactores están rigurosamente regulados, incluidas múltiples validaciones robustas, a lo largo del diseño y la producción del marco, tal como se indica a continuación:
La prueba de integridad de los filtros, mediante la norma ASTM F838-22, en el sistema de filtración de un biorreactor y su capacidad para retener un filtro de 0,2 µm sigue siendo parte integrante de la producción cíclica y es obligatoria.
La verificación del flujo dinámico emplea estudios analíticos con trazadores y modelización CFD para determinar si los sistemas de mezcla y aireación mantienen el medio suficientemente homogéneo, sin formación de partículas ni zonas muertas propensas a la formación de biopelículas.
Este enfoque integrado traslada el foco de la conformidad desde las evaluaciones ambientales retrospectivas hacia controles de riesgo en tiempo real basados en equipos. Por ejemplo, los modernos biorreactores de un solo uso cuentan con transductores de presión integrados y registro automatizado para respaldar la garantía continua, así como una reducción del 40 % del riesgo relacionado con las intervenciones humanas en procesos asépticos abiertos (Anexo 1 de las BPF de la UE, 2022). Los elementos de diseño, tales como puertos de muestreo en sistemas cerrados, recorridos de fluidos sin uniones y sistemas de control de contaminación, deben orientarse al resultado de los espacios descritos, en los que se evita la contaminación provocada por la presencia de contaminantes atmosféricos durante la recolección.
El Anexo 1 subraya que la monitorización de los biorreactores en sala limpia es inadecuada ante los riesgos específicos asociados a los biorreactores, como la formación de biopelículas en las superficies mojadas y los lixiviados procedentes del revestimiento polimérico. Por lo tanto, es necesario operar bajo la presunción de los escenarios de utilización más desfavorables, con agitación sostenida, desviaciones de temperatura y períodos de reposo, con el fin de validar los sistemas de control para garantizar su solidez analítica.
Inclusión de las operaciones con biorreactores de cultivo celular en los requisitos de la norma ISO 14644-1 y de las BPM de la UE C/D
Límites operativos para biorreactores de cultivo celular en procesamiento aséptico
Los biorreactores de cultivo celular pueden configurarse de forma segura para operaciones de biorreactor de Clase ISO 7 (Grado C según las BPM de la UE), especialmente cuando se procesan sistemas completamente cerrados sin exposición al ambiente durante la operación, el muestreo o las transferencias.
• Preparación de medios y soluciones tampón (procesamiento estéril en línea o terminal); ensamblaje y
• SIP (esterilización en lugar) de sistemas de biorreactores previamente esterilizados y sellados
Manipulación de unidades esterilizadas cerradas (equipos) antes de la desinfección.
Se deben observar muchos límites operativos para los sistemas cerrados: las limitaciones incluyen ≤ 352 000 partículas/m³, ≥ 0,5 µm/m³, latencia, límites microbianos según el Anexo 1 de las Buenas Prácticas de Manufactura (BPM) de la UE (2022): ≤ 100 UFC/m³ (aire) y (≤ 50 UFC) en placas de contacto (superficies), así como latencia (durante el estado de reposo). Separación total y unilateral de los sistemas.
La operación de los sistemas de biorreactores debe ser cerrada/confirmada por los fabricantes y sometida a ensayos de «integridad del filtro y degradación».
Armonización global y documentación lista para auditorías para biorreactores de cultivo celular
Se requiere el menor tiempo, dinero y recursos si se implementa un sistema de armonización global, como ICH Q10, para la validación, el control de cambios y los requisitos de documentación de las operaciones con biorreactores. En la industria farmacéutica, los sistemas de armonización global simplifican los procesos de la FDA, la UE y las regulaciones específicas de cada país. La ausencia de ensayos obligatorios reduce el tiempo hasta la comercialización en hasta un 40 % y facilita las transferencias tecnológicas entre múltiples regiones, tal como lo documentan los marcos alineados con el ICH y la Guía de Buenas Prácticas de la ISPE, 2023.
Los parámetros en tiempo real del proceso, los registros de lote según el Título 21 del Código de Regulaciones Federales (CFR) Parte 11, así como la documentación relacionada con los cambios, la calibración y el mantenimiento de los equipos, se encuentran todos integrados dentro de un sistema digital interconectado, logrando así la preparación para auditorías. Cuando se combina con una solicitud de auditoría proveniente de la cadena de bloques (blockchain), estos sistemas integrados son insuperables para preservar los datos y garantizar registros a prueba de manipulaciones. Las instalaciones modernas utilizan un sistema que incorpora tecnología para supervisar continuamente las desviaciones y que está integrado para realizar un análisis automatizado de la causa raíz. El tiempo promedio del sistema en la industria se reduce en un 35 %. Los marcos implementados demuestran sistemas de calidad totalmente integrados, automatizados y habilitados digitalmente, que respaldan el EEAT en el momento de la auditoría.
Preguntas frecuentes
¿Qué significa cumplir con las Buenas Prácticas de Manufactura (cGMP) de la FDA para la industria de cultivo celular en biorreactores?
Las operaciones de cultivo celular en el biorreactor garantizan la seguridad y la calidad del producto. El producto debe estar libre de contaminación, y las operaciones de los biorreactores para cultivo celular cumplen con los estrictos criterios para el control de la contaminación, la cualificación del equipo y la esterilidad.
¿Cuál es la importancia de realizar una prueba de fuga por decaimiento de presión en un biorreactor?
La realización de una prueba de fuga por decaimiento de presión es el único medio para salvaguardar la esterilidad del proceso de cultivo celular, asegurando continuamente la integridad del recipiente de contención.
¿Cuáles son los componentes de la cualificación del equipo del biorreactor?
Existen tres componentes: la Cualificación de Instalación (IQ), la Cualificación Operativa (OQ) y la Cualificación de Desempeño (PQ). Estos se refieren, respectivamente, al montaje del biorreactor, al funcionamiento del biorreactor y a los resultados de producción del biorreactor.
¿Qué son las Estrategias de Control de la Contaminación (CCS) en el contexto del Anexo 1 de las Buenas Prácticas de Manufactura (GMP) de la UE?
CCS se basa tanto en métodos científicos como en métodos de evaluación de riesgos para evaluar el funcionamiento del biorreactor, con el objetivo de minimizar la probabilidad de contaminación en los cultivos celulares.
¿Cuándo podría requerirse únicamente una sala limpia de Clase ISO 7 (Grado C) para un biorreactor completamente cerrado?
Cuando un biorreactor completamente cerrado nunca entra en contacto con el entorno exterior con fines de muestreo, transferencia u operación, es suficiente una sala limpia de Clase ISO 7 (o Grado C).