Considérations relatives aux BPF actuelles de la FDA : assurance stérilité et qualification des équipements pour les bioréacteurs de culture cellulaire
Contrôles du procédé et gestion des risques : stérilisation, essais d’étanchéité et qualification spécifique aux bioréacteurs
Pour rester dans le cadre des lignes directrices de la FDA relatives aux bonnes pratiques de fabrication (cGMP), les entreprises pharmaceutiques doivent disposer de protocoles de validation spécifiques à leurs systèmes de bioréacteurs pour cultures cellulaires. En utilisant les lignes directrices de validation des essais de bioburden fondées sur les spores de Geobacillus stearothermophilus comme organismes et/ou indicateurs de validation pour la monographie USP <1229> ou d'autres lignes directrices ISO 14937, un cycle de stérilisation en place (SIP) doit atteindre un niveau de stérilité (SAL) d’au plus 10⁻⁶, et une dépression maximale post-stérilisation doit être établie afin de valider l’intégrité du récipient du bioréacteur, car même une seule brèche de 0,5 micron — valeur moyenne observée — constituerait la cause première d’un incident, et le coût moyen supporté par l’industrie pour remédier à chacun de ces incidents de brèche s’élève à environ 740 000 $ (Institut Ponemon, 2023).
La qualification spécifique au bioréacteur comprend les essais d’acceptation en usine (FAT) ainsi que trois autres phases distinctes :
1. Qualification d'installation (IQ) - inspection des systèmes en place, accompagnée de la traçabilité des composants.
2. Qualification opérationnelle (OQ) - évaluation des performances, par exemple la régulation de la température dans une tolérance de ±0,5 °C.
3. Qualification de performance (PQ) - évaluation visant à confirmer la reproductibilité des performances dans les conditions d'utilisation du bioréacteur.
Les interventions humaines dans les opérations de bioréacteurs — principalement liées aux prélèvements d’échantillons et aux transferts de matières — sont responsables de 78 % des événements de contamination de bioréacteurs recensés dans le Rapport technique 68 de l’PDA (2022). L’utilisation de divers raccords aseptiques validés, permettant des manipulations en système ouvert, tels que les soudeuses stériles et les ports de transfert rapides (RTP), entraîne une réduction d’un ordre de grandeur du nombre de manipulations dans le cadre des interventions sur bioréacteurs. Jusqu’à 90 % de la réduction du risque de contamination est obtenue grâce à l’utilisation de systèmes automatisés de prélèvement d’échantillons et au maintien de la stérilité des échantillons par des systèmes et des voies stérilisables à la vapeur, des filtres en ligne destinés à éliminer toute contamination des échantillons, ainsi que des prélèvements en temps réel permettant un traçage et une journalisation exhaustifs, comparativement aux prélèvements manuels.
Lorsqu’il s’agit d’interventions de prélèvement d’échantillons — notamment celles effectuées à haut débit pendant les périodes de densité cellulaire maximale — une validation du procédé doit être réalisée, et une conception robuste doit être mise en œuvre et maintenue tout au long du cycle de vie complet de la production.
Les bioréacteurs pour culture cellulaire constituent un élément essentiel du cadre des bioréacteurs. La version révisée de 2022 de l’annexe 1 des bonnes pratiques de fabrication (BPF) de l’UE relative aux stratégies de maîtrise de la contamination (SMC) propose un cadre des bioréacteurs structurant la conception selon une approche scientifique et fondée sur les risques en matière de maîtrise de la contamination. Les bioréacteurs font l’objet de dispositions très contraignantes, notamment de multiples validations rigoureuses, tout au long de la conception et de la production prévues par ce cadre, comme suit :
L’essai d’intégrité des filtres, conformément à la norme ASTM F838-22, sur le système de filtration d’un bioréacteur et sa capacité à retenir un filtre de 0,2 µm restent applicables dans le cadre de la production cyclique et sont obligatoires.
La vérification du flux dynamique repose sur des études analytiques utilisant des traceurs et sur la modélisation CFD afin de déterminer si les systèmes de mélange et de spargage assurent une homogénéité suffisante du milieu, sans formation de particules ni de zones mortes propices au développement de biofilms.
Cette approche intégrée déplace l’accent mis sur la conformité des évaluations environnementales rétrospectives vers des contrôles de risques en temps réel, fondés sur les équipements. Les bioréacteurs modernes à usage unique, par exemple, sont dotés de capteurs de pression intégrés et d’un système d’enregistrement automatisé permettant d’assurer une surveillance continue, ainsi qu’une réduction de 40 % du risque lié aux interventions humaines dans les procédés aseptiques ouverts (Annexe 1 des BPF européennes, 2022). Les éléments de conception, tels que les ports d’échantillonnage dans les systèmes fermés, les circuits fluides sans raccords et les systèmes de maîtrise de la contamination, doivent viser le résultat attendu dans les espaces décrits, à savoir la prévention de la contamination due à la présence de polluants aéroportés pendant la récolte.
L'annexe 1 souligne que la surveillance des bioréacteurs en salle propre est insuffisante face aux risques spécifiques liés aux bioréacteurs, notamment la formation de biofilms sur les surfaces mouillées et la migration de substances provenant de la doublure polymère. Il est donc nécessaire d’opérer en supposant des scénarios d’utilisation les plus défavorables, avec une agitation prolongée, des écarts de température et des périodes de repos, afin de valider les systèmes de contrôle pour leur robustesse analytique.
Intégration des opérations de bioréacteurs pour culture cellulaire dans le cadre des exigences ISO 14644-1 et des BPF européennes (catégories C/D)
Limites opérationnelles applicables aux bioréacteurs pour culture cellulaire dans le cadre du traitement aseptique
Les bioréacteurs pour culture cellulaire peuvent être configurés de manière sûre pour des opérations conformes à la classe ISO 7 (catégorie C des BPF européennes), notamment lors du traitement de systèmes entièrement fermés n’entraînant aucune exposition à l’air ambiant pendant le fonctionnement, les prélèvements ou les transferts.
• Préparation des milieux et des solutions tampons (stérilisation en ligne ou terminale) ; montage et
• SIP (stérilisation à la vapeur in situ) de systèmes bioréacteurs pré-stérilisés et scellés
Manipulation des unités stérilisées fermées (équipements) avant la désinfection.
De nombreuses limites opérationnelles doivent être respectées pour les systèmes fermés : les limitations comprennent ≤ 352 000 particules/m³, ≥ 0,5 µm/m³, la latence, les limites microbiennes de l’annexe 1 des bonnes pratiques de fabrication (BPF) de l’UE (2022) de ≤ 100 UCF/m³ (air) et (≤ 50 UCF) pour les plaques de contact (surfaces), ainsi que la latence (en état de repos). Séparation totale et unilatérale des systèmes.
L’exploitation des systèmes de bioréacteurs doit être fermée/confirmée par les fabricants, et faire l’objet d’essais de « intégrité du filtre et de dégradation ».
Harmonisation mondiale et documentation prête pour les audits destinée aux bioréacteurs de culture cellulaire
Le moins de temps, d’argent et de ressources est requis si un système d’harmonisation mondiale, tel que l’ICH Q10, est mis en œuvre pour la validation, la maîtrise des changements et les exigences documentaires liées aux opérations des bioréacteurs. Dans l’industrie pharmaceutique, les systèmes d’harmonisation mondiale simplifient les processus réglementaires de la FDA, de l’UE et des réglementations propres à chaque pays. L’absence de tests requis réduit le délai de mise sur le marché jusqu’à 40 % et facilite les transferts de technologie entre de nombreuses régions, comme le documentent les cadres alignés sur l’ICH et le Guide des bonnes pratiques de l’ISPE, 2023.
Les paramètres en temps réel du procédé, les dossiers de lot conformes à la partie 21 du Code of Federal Regulations (CFR) titre 11, ainsi que la documentation relative aux changements, à l’étalonnage et à la maintenance des équipements sont tous intégrés dans un système numérique interconnecté, permettant ainsi d’assurer une préparation optimale aux audits. Lorsqu’ils sont combinés à une demande d’audit émanant de la blockchain, ces systèmes intégrés sont inégalés pour la préservation des données et la garantie de l’immuabilité des registres. Les installations modernes utilisent un système qui intègre des technologies permettant de suivre en continu les écarts et qui est conçu pour effectuer automatiquement une analyse des causes racines. Le temps moyen consacré par le système dans l’industrie est réduit de 35 %. Les cadres mis en œuvre démontrent des systèmes qualité entièrement intégrés, automatisés et numériquement activés, qui soutiennent les principes EEAT au moment de l’audit.
FAQ
Que signifie être conforme aux bonnes pratiques de fabrication (BPF) de la FDA pour l’industrie de la culture cellulaire en bioréacteur ?
Les opérations de culture cellulaire en bioréacteur garantissent la sécurité et la qualité du produit. Le produit doit être exempt de toute contamination, et les opérations des bioréacteurs de culture cellulaire répondent aux critères stricts en matière de maîtrise des contaminations, de qualification des équipements et d’asepsie.
Quelle est l’importance de la réalisation d’un essai de fuite par décroissance de pression sur un bioréacteur ?
La réalisation d’un essai de fuite par décroissance de pression constitue le seul moyen de préserver l’asepsie du procédé de culture cellulaire en assurant continuellement l’intégrité du récipient d’ensemencement.
Quels sont les composants de la qualification des équipements de bioréacteur ?
Il existe trois composants : la qualification d’installation (IQ), la qualification opérationnelle (OQ) et la qualification de performance (PQ). Ils portent respectivement sur l’assemblage du bioréacteur, le fonctionnement du bioréacteur et les résultats de production obtenus avec ce dernier.
Quelles sont les stratégies de maîtrise des contaminations (CCS) dans le contexte de l’annexe 1 des bonnes pratiques de fabrication (BPF) de l’Union européenne ?
Le CCS repose à la fois sur des méthodes scientifiques et des méthodes d’évaluation des risques concernant le fonctionnement du bioréacteur, dans le but de minimiser la probabilité de contamination en culture cellulaire.
Dans quels cas un bioréacteur entièrement fermé peut-il nécessiter uniquement une salle propre de classe ISO 7 (classe C) ?
Lorsqu’un bioréacteur entièrement fermé n’entre jamais en contact avec l’environnement extérieur aux fins d’échantillonnage, de transfert ou d’exploitation, une salle propre de classe ISO 7 (ou classe C) est suffisante.