Considerazioni FDA cGMP: garanzia della sterilità e qualifica delle attrezzature per bioreattori per colture cellulari
Controlli del processo e gestione del rischio: sterilizzazione, test di tenuta e qualifica specifica per bioreattori
Per rimanere nel quadro delle linee guida FDA cGMP, le aziende farmaceutiche devono disporre di protocolli di convalida specifici per i propri sistemi di bioreattori per colture cellulari. Utilizzando le linee guida per la convalida dei test del biocarico basate sulle spore di Geobacillus stearothermophilus come organismi e/o indicatori di convalida ai sensi della USP <1229> o di altre linee guida ISO 14937, un ciclo di sterilizzazione in loco mediante vapore (SIP) deve raggiungere un SAL non superiore a un valore prestabilito e deve essere stabilito un valore massimo di decadimento della pressione post-sterilizzazione per convalidare l’integrità del recipiente del bioreattore; infatti, anche una singola perdita di dimensioni pari a 0,5 micron, che corrisponde alla perdita media rilevata, potrebbe costituire la causa principale di un incidente e il costo medio sostenuto dall’industria per risolvere ciascun incidente di perdita è di circa 740.000 USD (Ponemon Institute, 2023).
La qualifica specifica per bioreattore comprende i test di accettazione in fabbrica (FAT) nonché altre tre fasi distinte:
1. Qualifica di Installazione (IQ) - ispezione dei sistemi installati, completa di tracciabilità per i componenti.
2. Qualifica Operativa (OQ) - valutazione delle prestazioni, ad esempio la regolazione della temperatura entro una tolleranza di ±0,5 °C.
3. Qualifica di Prestazione (PQ) - valutazione volta a confermare la riproducibilità delle prestazioni nelle condizioni d’uso del bioreattore.
Gli interventi umani nelle operazioni dei bioreattori—principalmente dovuti a prelievi di campioni e trasferimenti di materiale—sono responsabili del 78% degli eventi di contaminazione nei bioreattori documentati nel Technical Report 68 dell’PDA (2022). L’uso di diversi collegamenti asettici convalidati, che consentono manipolazioni in sistema aperto, come saldatori sterili e porte di trasferimento rapido (RTP), comporta un ordine di grandezza superiore di manipolazioni nell’ambito degli interventi sui bioreattori. Fino al 90% del rischio di contaminazione può essere ridotto utilizzando sistemi di campionamento automatizzati e mantenendo la sterilità dei campioni mediante sistemi e percorsi sterilizzabili a vapore, filtri in linea per rimuovere eventuali contaminanti dai campioni e campionamento in tempo reale per un tracciamento e una registrazione completi, rispetto al campionamento manuale.
Quando si tratta di interventi di campionamento—in particolare interventi di campionamento ad alta frequenza effettuati durante i periodi di densità cellulare massima—è necessario eseguire la convalida del processo e implementare un design robusto, da mantenere costantemente lungo l’intero ciclo di vita produttivo.
I bioreattori per colture cellulari costituiscono un elemento fondamentale del quadro dei bioreattori. La revisione del 2022 dell’Allegato 1 delle BUONI PRATICHE DI FABBRICAZIONE (GMP) dell’UE sulle Strategie di Controllo della Contaminazione (CCS) propone un quadro per i bioreattori che struttura la progettazione secondo un approccio scientifico e basato sul rischio al fine di controllare la contaminazione. I bioreattori sono oggetto di prescrizioni rigorose, comprese numerose convalide robuste, in tutte le fasi della progettazione e della produzione del quadro, come segue:
La verifica dell’integrità dei filtri, mediante la norma ASTM F838-22, sul sistema di filtrazione di un bioreattore e sulla sua capacità di trattenere un filtro da 0,2 µm rientra ancora nell’ambito della produzione ciclica ed è obbligatoria.
La verifica del flusso dinamico impiega studi analitici con traccianti e modellizzazione CFD per determinare se i sistemi di miscelazione e spargimento mantengono il mezzo sufficientemente omogeneo, evitando la formazione di particelle e di zone morte favorevoli alla formazione di biofilm.
Questo approccio integrato sposta l’attenzione sulla conformità dalle valutazioni ambientali retrospettive ai controlli in tempo reale basati sull’attrezzatura. I moderni bioreattori monouso, ad esempio, sono dotati di trasduttori di pressione integrati e di sistemi di registrazione automatica per supportare la garanzia continua, nonché di una riduzione del 40% del rischio associato agli interventi umani nei processi asettici aperti (Allegato 1 delle BUFG UE, 2022). Gli elementi di progettazione, quali i portelli di campionamento nei sistemi chiusi, i percorsi fluidi privi di giunzioni e i sistemi di controllo della contaminazione, devono essere finalizzati al risultato degli ambienti descritti, in cui si previene la contaminazione causata dalla presenza di inquinanti aerodispersi durante la raccolta.
L'Allegato 1 sottolinea che il monitoraggio dei bioreattori in ambiente a contaminazione controllata è inadeguato di fronte ai rischi specifici associati ai bioreattori, tra cui la formazione di biofilm sulle superfici bagnate e la migrazione di sostanze dai rivestimenti polimerici. Pertanto, è necessario operare sulla base dell’ipotesi di scenari di utilizzo peggiori, con agitazione prolungata, escursioni termiche e periodi di riposo, al fine di convalidare i sistemi di controllo per garantirne la robustezza analitica.
Inclusione delle operazioni con bioreattori per colture cellulari nei requisiti della norma ISO 14644-1 e delle linee guida UE GMP C/D
Limiti operativi per i bioreattori per colture cellulari nel contesto della lavorazione asettica
I bioreattori per colture cellulari possono essere configurati in modo sicuro per operazioni conformi alla Classe ISO 7 (Grado C secondo le linee guida UE GMP), in particolare per la lavorazione di sistemi completamente chiusi, privi di esposizione all’ambiente durante l’operazione, il prelievo di campioni o i trasferimenti.
Preparazione di mezzi di coltura e soluzioni tampone (processo sterile in linea/terminale); assemblaggio e
Sterilizzazione in posto (SIP) di sistemi bioreattori pre-sterilizzati e sigillati
Manipolazione di unità sterilizzate chiuse (attrezzature) prima della sanificazione.
Per i sistemi chiusi devono essere rispettati numerosi limiti operativi: tra questi figurano un numero di particelle ≤ 352.000 particelle/m³, ≥ 0,5 µm/m³, latenza, limiti microbici stabiliti dall’Allegato 1 delle linee guida UE GMP (2022) pari a ≤ 100 UFC/m³ (aria) e (≤ 50 UFC) su piastra di contatto (superfici), nonché la latenza (durante lo stato di riposo). Separazione totale e unilaterale dei sistemi.
Il funzionamento dei sistemi di bioreattori deve essere chiuso/confermato dai produttori e sottoposto a test di «integrità del filtro e decadimento».
Armonizzazione globale e documentazione pronta per audit per bioreattori per colture cellulari
Il minor tempo, denaro e risorse sono richiesti se viene implementato un sistema di armonizzazione globale, come l'ICH Q10, per la convalida, il controllo delle modifiche e i requisiti documentali relativi alle operazioni dei bioreattori. Nel settore farmaceutico, i sistemi di armonizzazione globale semplificano i processi della FDA, dell'UE e delle normative specifiche di ciascun paese. L'assenza di test obbligatori riduce i tempi necessari per immettere il prodotto sul mercato fino al 40% e facilita i trasferimenti tecnologici tra numerose regioni, come documentato dai framework allineati all'ICH e dalla Guida alle buone pratiche ISPE, 2023.
I parametri in tempo reale del processo, i registri di lotto conformi al Titolo 21 del Codice dei Regolamenti Federali (CFR) Parte 11, nonché la documentazione relativa alle modifiche, alla taratura e alla manutenzione delle attrezzature sono tutti contenuti all’interno di un sistema digitale interconnesso, consentendo così di raggiungere la prontezza per le ispezioni. Quando combinati con una richiesta di audit basata sulla tecnologia blockchain, questi sistemi integrati risultano insuperabili nel preservare i dati e garantire registrazioni a prova di manomissione. Le strutture moderne utilizzano un sistema che incorpora tecnologie per monitorare in modo continuo le deviazioni ed è integrato per eseguire automaticamente un’analisi della causa radice. Il tempo medio di sistema a livello industriale viene ridotto del 35%. I framework implementati dimostrano sistemi qualità completamente integrati, automatizzati e abilitati digitalmente, che supportano l’EEAT al momento dell’audit.
Domande frequenti
Che cosa significa essere conformi alle buone pratiche di fabbricazione (cGMP) della FDA per il settore della coltura cellulare in bioreattore?
Le operazioni di coltura cellulare nel bioreattore garantiscono la sicurezza e la qualità del prodotto. Il prodotto deve essere privo di contaminazioni e le operazioni dei bioreattori per colture cellulari soddisfano i rigorosi criteri per il controllo delle contaminazioni, la qualifica delle attrezzature e la sterilità.
Qual è l'importanza dell'esecuzione di un test di perdita mediante decadimento della pressione su un bioreattore?
L'esecuzione di un test di perdita mediante decadimento della pressione costituisce l'unico mezzo per garantire la sterilità del processo di coltura cellulare, assicurando in modo continuativo l'integrità del recipiente di contenimento.
Quali sono i componenti della qualifica delle attrezzature per bioreattori?
I componenti sono tre: Qualifica di Installazione (IQ), Qualifica Operativa (OQ) e Qualifica Prestazionale (PQ). Queste riguardano rispettivamente l'assemblaggio del bioreattore, il funzionamento del bioreattore e i risultati produttivi ottenuti con il bioreattore.
Quali sono le Strategie di Controllo delle Contaminazioni (CCS) nel contesto dell'Allegato 1 delle BUONI PRATICHE DI FABBRICAZIONE (GMP) dell'Unione Europea?
Il CCS si basa sia su metodi scientifici che su metodi basati sul rischio per valutare il funzionamento del bioreattore, con l’obiettivo di ridurre al minimo la probabilità di contaminazione nella coltura cellulare.
Quando un bioreattore completamente chiuso richiede soltanto una stanza pulita di classe ISO 7 (classe C)?
Quando un bioreattore completamente chiuso non entra mai in contatto con l’ambiente esterno per finalità di campionamento, trasferimento o funzionamento, è sufficiente una stanza pulita di classe ISO 7 (o classe C).