Brangūs bioreaktorių užterštumo rizikos
Mikrobinio užterštumo poveikis biologinių vaistų partijų gamybai ir jų atmestamumui
Bioreaktorių užteršimas mikroorganizmais yra viena didžiausių grėsmių biologinių vaistų gamybai. Bakterijos ir/arba grybai per keletą valandų pažeidžia bioreaktoriaus sterilų aplinką, suvalgo maistines medžiagas, skirtas gamybos ląstelėms, ir pakeičia ląstelių kultūros pH bei osmolališkumą. Partija nedelsiant turi būti atmesta, kad būtų išvengta nesaugių terapinių vaistų gamybos ir jų paleidimo pacientams. Gamybos sustabdymas sukelia grandininį nuostolį, kuris vidutiniškai siekia apie 740 tūkst. JAV dolerių (Ponemon Institute, 2023). Šis nuostolis susijęs su ląstelių bankų ir kultūros terpės praradimu, pajamų praradimu bei dezinfekcijos ir reguliavimo reikalavimų laikymosi sąnaudomis. Dėl to vėluoja gyvybę gelbėjančių vaistų, skirtų vėžio, autoimuninių ligų ir retų ligų gydymui, išleidimas. Reguliavimo institucijos privalo pranešti apie užteršimą pagal ICH Q5A(R2) ir 21 CFR 211, todėl reikia atlikti tyrimą, kuris gali užimti visą kokybės ir eksploatacijos komandą kelis mėnesius. Todėl išsamus papildomas bioreaktorių sistemų sterilizavimas turėtų būti laikomas operacinės veiklos geriausia praktika.
Nuolatinis žinduolių ląstelių kultūrų ir terapinių baltymų sunaikinimas. Žinduolių ląstelių kultūrų užteršimas sukelia kultūrų sunaikinimą, kurios yra esminės sudėtingiems biologiniams produktams, tokiems kaip konjuguoti monokloniniai antikūnai ir sulietieji baltymai. Mikroorganizmai per 24–72 valandas gali sukelti kultūrų gyvybingumo žlugimą dėl gliukozės ir būtinių amino rūgščių išsekimo. Dar labiau problemiška tai, kad bakterijų endotoksinai ir sekrecijos baltymai (proteazės) sukelia terapinių baltymų skilimą. Baltymai susisuka netinkamai, keičiasi į netinkamas agregacijos būsenas ir modifikuojami taip, kad netinkamai sąveikautų su Fc receptoriais. Šis pažeidimas vyksta valymo metu ir tampa nuolatiniu. Tokios partijos dėl endotoksinų kiekio (<0,1 EU/ml) bus atmestos atitinkamai grynumo specifikacijoms ir neatitiks JAV maisto ir vaistų administracijos (FDA) bei Europos vaistų agentūros (EMA) leidimo į rinką kriterijų. Blogėja pagrindinės ląstelių bankų būklė; steriliškumo užtikrinimas turi būti prioritetas projektui sėkmingai įgyvendinti ir išvengti tolesnių kritinių tiekimo grandinės delsų.
Bioreaktorių sistemos: apsauginiai sterilizavimo protokolai
Garų sterilizavimo technikų palyginimas: gravitacinis ir vakuumo metodas bei būdai, kaip sumažinti šaltuosius taškus
Garų sterilizavimas, veikiantis gravitacijos principu, naudoja garų pakilumą, kad pakeistų orą, kuris vėliau nukreipiamas į nuotekų išleidimo angą. Tačiau oras gali užstrigti sudėtingose konstrukcijose, pvz., impelerio velenų, purškimo žiedų ir kolektorių vožtuvų sąrankose. Priešingai, vakuumo pagalba vykdomi ciklai prieš įpurškiant garus atlieka oro pašalinimo žingsnį, dėl ko garai giliau ir vienodžiau prasiskverbia į visus paviršius ir žymiai sumažinama šaltųjų taškų rizika. Šiluminio žemėlapio tyrimai (2023 m.) parodė, kad vakuumo ciklai šaltųjų taškų skaičių sumažina 92 % lyginant su gravitaciniais ciklais. Sėkmingi metodai apima kalibruotų termoparų įdėjimą į geometrinį įrenginio centrą ir į prastai šiluminės izoliacijos zonas, garų aušintuvų montavimą kondensato pašalinimui bei nuolatinį garų kokybės stebėjimą (pvz., sausumo dalis ≥ 0,95), kad būtų sumažinta arba visiškai pašalinta nekondukuojančių dujų buvimas. Šie metodai patikimai sumažina biologinę apkrovą iki steriliškumo užtikrinimo lygio (SAL) 10⁻⁶ visuose drėgnuose paviršiuose.
Bioreaktoriaus sterylizacijos patvirtinimas, susijęs su F₀ reikšmėmis, bioindikatoriais ir bioreguliatorinėmis išlaikymo trukmės reikalavimais (121 °C ≥20 min)
Sterilizacijos patvirtinimas reiškia galimybę parodyti mirtiną ekvivalentiškumą per F₀ vertę, kuri apibrėžiama kaip bendra mirtina įtaka minutėmis esant 121 °C temperatūrai. Formulėje naudojamas laiko svertinis temperatūros svyravimų vidurkis: F₀ = ∫10^((T−121)/10) dt. Reglamentas (FDA nurodymai, ES priedas 1) sutinka su reikalavimu, kad minimalus sterilizacijos laikas esant 121 °C būtų ne trumpesnis nei 20 minučių ir F₀ ≥15, kad būtų užtikrintas pakankamas mikroorganizmų sunaikinimas. Geobacillus stearothermophilus sporų, biologinio indikatoriaus (BI), naudojimas yra standartinis efektyvumo tyrimo metodas. BI tikslinės F₀ vertės pasiekimo ataskaitos iš PDA techninio raporto Nr. 1 (2022 m.) patvirtino klaidų dažnį < 0,1 %. Temperatūros skirtumo termoporo žemėlapio sudarymas kartu su BI tyrimu patvirtintame šaltiausiame taške užtikrina, kad būtų laikomasi ES ir JAV nuostatų dėl steriliškumo užtikrinimo, o procesų patvirtinimas remiasi ICH Q5A ir Q5D rekomendacijomis ir yra nuoseklus bei griežtas.
GMP atitikties ir nepertraukiamos steriliškumo užtikrinimo bioreaktoriuose užtikrinimas
Kintamos FDA/EMA nuostatos: nepertraukiamas aplinkos stebėjimas (EM) ir slėgio kaskadinis valdymas
Naujausios standartų reikalavimai ypač akcentuoja nepertraukiamą, duomenimis grindžiamą steriliškumo užtikrinimą. FDA projektinės rekomendacijos (2023 m.) ir peržiūrėtas ES priedas Nr. 1 nustato privalomą nepertraukiamą realiuoju laiku vykdomą aplinkos stebėjimą (EM) bioreaktorių veiklos metu bei automatinį gyvų dalelių skaičiavimą ISO 5 klasės šalia esančiose zonose bioreaktorių veiklos metu atviruose prieigos įrenginiuose, ėminių paėmimo linijose ir perduodamųjų įrenginių vietose. Duomenys turi būti analizuojami trendų analize su moksliniu pagrindimu nustatytais veiksmų ir įspėjamaisiais ribos lygiais. Slėgio kaskadinis valdymas tampa vienodai svarbus. Reikia pateikti dokumentuotus įrodymus, patvirtinančius teigiamą oro srautą iš švaraus (ISO 5) į nešvarų (ISO 7/8) plotą, kad būtų išvengta ore plintančios taršos įsikišimo metu.
Numatoma, kad įmonės sujungs abi kontrolės priemones į vieną patvirtintą užteršimo kontrolės strategiją (CCS), kuri integruoja šias kontrolės priemones su šakninių priežasčių tyrimais ir pokyčių valdymu. Šis pokytis atspindi visuotinę reguliavimo tendenciją, kurioje akcentuojamas proaktyvus, o ne reaktyvus tyrimas.
Šio dokumento tikslas – įtraukti membraninio filtravimo tyrimus ir biopuvinės apkrovos stebėjimą į bioreaktorių išleidimo darbo eigas.
Nepanaudotų bioreaktorių išleidimas dabar apima ne tik vizualinę patikrą ir slėgio išlaikymo bandymus, bet taip pat ir procesų terpės sterilumo tyrimus naudojant membraninį filtravimą. Tai ypač aktualu netinkamoms sterilizuoti masinėms tirpalų partijoms, kurios pridedamos po sterilizavimo. Kartu biopuvinės apkrovos stebėjimas naudojamas įvertinti mikrobinę apkrovą keliuose gamybos cikluose, kad būtų galima nustatyti nedidelius žaliavų kokybės ir/arba gamybos patalpų švaros pokyčius. Geriausių praktikų įdiegimas paprastai apima:
- Tiesioginį atstovaujančios terpės mėginio įsėjimą į maistinių mišinių kultūras
- Statistinio proceso valdymo (SPC) diagramų naudojimas nuokrypių užfiksavimui ir įrašymui, kad būtų išvengta jų pasikartojimo
- Automatinis duomenų surinkimas ir auditų pėdsakų generavimas patvirtintoje kokybės valdymo sistemoje (QMS)
Šis rizikos pagrįstas požiūris suteikia ankstesnį sterilumo užtikrinimą ir sumažina galutinės produkto tyrimo poreikį. Šis požiūris taip pat leidžia greitai priimti sprendimus dėl partijų išleidimo. Kai jis derinamas su realiuoju aplinkos stebėjimu (EM), slėgio grandininiais ryšiais ir patvirtinta sterilizacija, šis požiūris sudaro vientisą, mokslo pagrįstą sistemą, užtikrinančią terapinių baltymų saugą ir atitinkančią dabartines GMP reikalavimų sąlygas.
D.U.K.
Kokie yra finansiniai bioreaktorių užteršimo padariniai?
Bioreaktorių užteršimo finansinis poveikis – kiekvieno incidento metu prarandama apytiksliai 740 000 JAV dolerių dėl medžiagų, dezinfekcijos ir reguliavimo sąnaudų.
Kaip mikroorganizmai veikia žinduolių ląstelių kultūras?
Mikroorganizmai gali pažeisti žinduolių ląstelių kultūras, naudodami brangius maistinius medžiagų šaltinius, gamindami pavojingus toksinus ir pažeisdami baltymų vientisumą, dėl ko gali būti atmesta visą partija.
Kokie garinio sterilizavimo metodai naudojami bioreaktorių sistemose?
Naudojant garinio sterilizavimo procedūras, tokias kaip gravitacinis išstumimas ir vakuumu padedami metodai, užtikrinama veiksminga garų prasiskverbimo į įrangą ir išvengiama oro kišenės susidarymo.
Kokie reikalavimai taikomi bioreaktorių sterilizavimo patvirtinimui?
Sterilumo patvirtinimas, atitinkantis reguliavimo standartus, privalo apimti biologinius indikatorius ir F₀ skaičiavimus su minimaliu 20 minučių išlaikymo laiku 121 °C temperatūroje.