Pourquoi la flexibilité à double usage constitue-t-elle un élément fondamental de conception dans les bioréacteurs actuels ?
Vers quoi les bioréacteurs destinés à la fabrication à petite échelle doivent-ils être orientés afin de combler le fossé entre la R&D et les bonnes pratiques de fabrication (BPF) ?
Les bioréacteurs d'aujourd'hui éliminent les barrières obsolètes grâce à un transfert technologique transparent, de la recherche à la fabrication initiale. Ils reposent sur une conception modulaire qui conserve les mêmes paramètres et les mêmes contrôles tout au long des phases de R&D et de fabrication conforme aux bonnes pratiques de fabrication (BPF). Cela garantit des conditions identiques de culture cellulaire, qu’il s’agisse de petites ou de grandes séries de production. Cette modularité réduit de 40 à 60 % le temps nécessaire à la validation des systèmes par rapport aux méthodes traditionnelles et évite les cycles coûteux et chronophages qui retardent le dépôt d’une demande d’autorisation de mise sur le marché (IND).
Avantages :
Agilité : La modularité offre une multitude de dispositifs expérimentaux avec un minimum de matériel
Conformité : Assure la conformité à la réglementation 21 CFR Partie 11 grâce aux signatures électroniques et aux journaux d’audit
Réduction d’échelle : Les systèmes plus petits utilisent les mêmes transferts de masse et les mêmes fluides que les systèmes plus grands
Ce système fonctionne mieux et permet des progrès plus rapides dans le développement.
L’impact des bioréacteurs à usage unique sur la fabrication et le développement des procédés
Les bioréacteurs à usage unique utilisent un circuit fluide jetable et des composants stérilisés. Cela accélère les procédés en éliminant la validation de nettoyage et en réduisant drastiquement les risques de contamination croisée et de changement de produit. Ils reposent sur une technologie de film qui assure un profil de mélange constant et un transfert d’oxygène fiable, permettant d’obtenir une viabilité cellulaire supérieure à 95 % pour des volumes allant de 2 à 2000 L.
Avantage — Impact sur la R&D — Impact sur la fabrication
Risque de contamination — Risque quasi nul de contamination croisée — Pas de validation de nettoyage
Vitesse — Lots 70 % plus rapides — Changement instantané de produit
Coût — Coûts initiaux réduits de 85 % — Économies sur l’aménagement des installations de 740 000 $ (Institut Ponemon)
Ces systèmes sont essentiels pour accélérer le développement de biomédicaments chez les jeunes sociétés biotechnologiques agiles, qui développent plusieurs produits.
Mise à l’échelle contrôlée des bioréacteurs et transfert de procédé
Quelles sont les conditions requises pour que des modèles d’échelle réduite, tels que l’ambr250, puissent prédire avec précision les performances des bioréacteurs à pleine échelle ?
Un bioréacteur à échelle réduite précis sur le plan de l'ingénierie, tel que l'ambr250, est capable de reproduire les phénomènes fluides et de transfert de masse observés dans des bioréacteurs de plus grande taille. Dans le cadre des limites imposées par l'ingénierie des procédés biotechnologiques, le défi pour les ingénieurs consiste à déterminer les conditions opératoires optimales pour des bioréacteurs à grande échelle en reproduisant les paramètres critiques de passage à l’échelle, tels que le mélange et le transfert de masse, à l’aide d’une faible quantité de biomasse. Des paramètres tels que la température, le pH et la concentration en oxygène dissous ne varient généralement pas au cours des opérations de procédés biotechnologiques. Grâce à la recherche en bioprocédés à haut débit, les ingénieurs peuvent tester un grand nombre de conditions et élaborer des modèles prédictifs des performances du bioréacteur pour des volumes allant jusqu’à 2 000 L, voire 10 000 L. Cette méthode, qui s’appuie sur les recherches disponibles en bioprocédés, s’avère particulièrement utile pour réduire les risques potentiels liés au passage à l’échelle des bioréacteurs ainsi que pour raccourcir le délai nécessaire à l’atteinte de la fabrication conforme aux Bonnes Pratiques de Fabrication (BPF).
Démontrer la transférabilité des procédés de bioréacteur du laboratoire à l’échelle clinique et commerciale
Transférer un procédé d’une échelle à une autre exige une approche rigoureuse d’ingénierie itérative afin de démontrer le contrôle et la constance des attributs critiques de qualité, tels que le rendement (titer), la glycosylation et les impuretés, à chaque échelle. La validation commence par une évaluation des risques liés aux différences d’équipement (p. ex. diffuseur, turbine) et aux travaux d’ingénierie menés à plusieurs échelles intermédiaires, afin d’optimiser le contrôle des opérations d’alimentation et de perfusion. Un protocole de transfert de technologie est utilisé pour harmoniser les entités émettrice et réceptrice en ce qui concerne les prélèvements, les techniques analytiques acceptées et les critères d’acceptation établis. Lorsque le transfert de technologie est effectué de manière progressive, le procédé demeure constant, et la variabilité ainsi que la charge réglementaire sont minimisées. Cela permet d’obtenir des produits thérapeutiques identiques
Avantages et coûts de l’intégration stratégique
Réduction des efforts de validation, transfert sophistiqué de technologie et meilleure maîtrise des contaminants
Une stratégie d’intégration d’une plateforme de bioréacteurs, utilisant les mêmes systèmes de bioréacteurs dans la recherche-développement (R&D) et la production GMP à petite échelle, permet de minimiser les efforts de validation des systèmes. Les mêmes protocoles de nettoyage et la même logique de contrôle n’ont pas besoin d’être validés pour chaque étape du procédé. L’intégration de systèmes de bioréacteurs à usage unique, fabriqués et conditionnés comme un ensemble de composants de bioréacteurs prêts à l’emploi, contribue également à atténuer le risque de contamination. En outre, l’élimination des cycles de nettoyage rend superflue la validation du nettoyage en place (CIP), ce qui entraîne une réduction des efforts de validation. Cette approche est particulièrement utile pour les start-up et les sociétés de services contractuels qui doivent produire et livrer des produits cliniques dans les délais les plus courts possibles, tout en restant conformes aux exigences réglementaires.
Réduction du coût de possession : coût d’investissement, consommables et coût de la formation, ainsi que réduction de l’espace requis pour la fabrication
Dans un procédé de biomanufacture, l’intégration de systèmes de bioréacteurs à usage unique dans les activités de R&D et de production à petite échelle sous bonnes pratiques de fabrication (BPF) d’une entreprise donne systématiquement lieu à une évaluation favorable. Le coût du capital diminue. Il n’y a pas de fermentateurs en acier inoxydable, ni de systèmes de stérilisation à la vapeur, ni de systèmes de nettoyage sur place et de stérilisation sur place (CIP/SIP). Bien que les consommables exclusifs représentent un coût récurrent, ils permettent de compenser les dépenses liées à la main-d’œuvre, à l’eau et à l’énergie, ainsi que les efforts de validation et l’empreinte au sol de l’installation. La standardisation améliore la formation et l’efficacité opérationnelle, tout en offrant une plus grande souplesse dans la structure organisationnelle et les équipes de travail. Pour une installation qui fabrique plusieurs produits ou médicaments biopharmaceutiques à des échelles variables, le coût de possession est considérablement réduit, sans compromettre l’intégrité du procédé de fabrication ni le soustraire à la conformité réglementaire.
Questions fréquemment posées (FAQ)
Quels sont les avantages des systèmes de bioréacteurs par rapport à leurs prédécesseurs pour les étapes de R&D et de production selon les bonnes pratiques de fabrication (BPF) ?
La nouvelle génération de bioréacteurs est conçue pour permettre un transfert continu des technologies, une cohérence des paramètres opérationnels et une réduction du temps et des efforts requis pour la validation.
Comment les bioréacteurs à usage unique améliorent-ils l’efficacité des opérations ?
Les systèmes de bioréacteurs à usage unique éliminent le risque de contamination croisée, et les pré-
Q : Pourquoi est-il utile d’adopter des modèles à échelle réduite dans le domaine du génie biologique ?
R : Les modèles à échelle réduite servent à estimer les paramètres à l’échelle de production tout en limitant la quantité de matériau utilisée. Cela conduit finalement à des estimations correctes et à un passage plus rapide à la fabrication selon les bonnes pratiques de fabrication (BPF).
Q : En quoi une stratégie fondée sur des bioréacteurs unifiés permet-elle de réduire les coûts ?
A : Les plates-formes de bioréacteurs unifiées permettent de maintenir les coûts bas dans plusieurs domaines, tels que l’achat d’équipements, la main-d’œuvre, la formation, l’énergie, l’eau et la validation, tout en respectant systématiquement les normes réglementaires requises.
Q : Comment assurer le transfert réussi d’un procédé de bioréacteur ?
A : Pour obtenir des résultats fiables et prévisibles sur une gamme de procédés, sans nécessiter d’approbations réglementaires supplémentaires, il est essentiel de mener des études rigoureuses de comparabilité et des évaluations des risques, et de parvenir à un accord avec toutes les parties prenantes sur les méthodes analytiques spécifiques à utiliser.