Uwagi dotyczące wymagań FDA cGMP: zapewnienie sterylności i kwalifikacja sprzętu dla bioreaktorów do hodowli komórkowej
Kontrole procesowe i zarządzanie ryzykiem: sterylizacja, badania szczelności oraz kwalifikacja specyficzna dla bioreaktorów
Aby pozostawać w ramach wytycznych FDA cGMP, firmy farmaceutyczne muszą posiadać protokoły walidacji specyficzne dla ich własnych systemów bioreaktorów do hodowli komórkowej. Korzystając z wytycznych dotyczących walidacji testów obciążenia mikrobiologicznego (bioburden), w których jako organizmy walidacyjne i/lub wskaźniki stosuje się zarodniki Geobacillus stearothermophilus zgodnie z normą USP <1229> lub innymi wytycznymi ISO 14937, cykl sterylizacji na miejscu parą (SIP) musi zapewnić poziom zapewnienia sterylności (SAL) nie wyższy niż określony próg, a także należy ustalić maksymalny spadek ciśnienia po sterylizacji w celu zweryfikowania integralności naczynia bioreaktora; bowiem nawet pojedyncza nieszczelność o średnicy 0,5 mikrona – czyli średnia wartość wielkości nieszczelności – może stanowić pierwotną przyczynę incydentu, a średnie koszty ponoszone przez branżę na usunięcie skutków każdego takiego incydentu wynoszą około 740 000 USD (Ponemon Institute, 2023).
Kwalifikacja specyficzna dla danego bioreaktora obejmuje testy akceptacji fabrycznej (FAT) oraz trzy inne odrębne etapy:
1. Kwalifikacja instalacji (IQ) – inspekcja istniejących systemów wraz z pełną śledzalnością komponentów.
2. Kwalifikacja eksploatacyjna (OQ) – ocena wydajności, np. regulacja temperatury w zakresie tolerancji ±0,5 °C.
3. Kwalifikacja wydajnościowa (PQ) – ocena potwierdzająca odtwarzalną wydajność w warunkach użytkowania bioreaktora.
Intervencje ludzkie w operacjach bioreaktorów — głównie związane z pobieraniem próbek i przesyłaniem materiałów — odpowiadają za 78% przypadków zanieczyszczenia bioreaktorów udokumentowanych w Raporcie Technicznym PDA nr 68 (2022). Zastosowanie różnych zweryfikowanych połączeń aseptycznych umożliwiających manipulacje w systemach otwartych, takich jak urządzenia do sterylnej spawania i szybkie porty transferowe (RTP), powoduje zmniejszenie liczby manipulacji w zakresie interwencji w bioreaktorach o rząd wielkości. Zastosowanie zautomatyzowanych systemów pobierania próbek oraz utrzymanie sterylności próbek przy użyciu systemów i ścieżek poddawanych sterylizacji parą, filtrów inline eliminujących zanieczyszczenia próbek oraz pobierania próbek w czasie rzeczywistym w celu kompleksowego śledzenia i rejestrowania pozwala zmniejszyć ryzyko zanieczyszczenia nawet o 90% w porównaniu z ręcznym pobieraniem próbek.
W przypadku interwencji związanych z pobieraniem próbek — szczególnie intensywnych interwencji wykonywanych w okresie maksymalnej gęstości komórkowej — konieczne jest przeprowadzenie walidacji procesu oraz wdrożenie i utrzymywanie w całym cyklu życia produkcji niezawodnego projektu.
Bioreaktory do hodowli komórkowych stanowią kluczowy element ramy bioreaktorowej. Zmieniona w 2022 r. załącznik nr 1 do wytycznych GMP UE dotyczących strategii kontroli zanieczyszczeń (CCS) proponuje ramę bioreaktorową, w której projektowanie opiera się na podejściu naukowym i opartym na ryzyku w zakresie kontroli zanieczyszczeń. Bioreaktory podlegają szczegółowym wymogom, w tym wielokrotnym, solidnym walidacjom, zarówno w trakcie projektowania, jak i w fazie wydajnościowej ramy, zgodnie z poniższym opisem:
Badanie integralności filtrów zgodnie ze standardem ASTM F838-22 w systemie filtracyjnym bioreaktora oraz jego zdolności do zatrzymywania cząstek o rozmiarze 0,2 µm pozostaje w zakresie cyklicznej produkcji i jest obowiązkowe.
Weryfikacja dynamicznego przepływu polega na zastosowaniu analitycznych badań z użyciem znaczników oraz modelowania metodą CFD w celu określenia, czy systemy mieszania i spargingu zapewniają wystarczającą jednorodność medium, bez powstawania cząstek stałych oraz martwych stref sprzyjających tworzeniu się biofilmu.
To zintegrowane podejście przenosi nacisk w zakresie zgodności z przepisami poza retrospekcyjne oceny środowiskowe, skupiając się na kontrolach ryzyka w czasie rzeczywistym, opartych na sprzęcie. Nowoczesne jednorazowe bioreaktory, na przykład, są wyposażone w wbudowane przetworniki ciśnienia oraz automatyczne rejestrowanie danych, które wspierają ciągłą gwarancję zgodności oraz zmniejszają o 40% ryzyko związane z interwencjami człowieka w otwartych procesach aseptycznych (Załącznik 1 do wytycznych GMP UE, 2022). Elementy konstrukcyjne, takie jak porty pobierania próbek w systemach zamkniętych, ścieżki przepływu cieczy bez połączeń oraz systemy kontroli zanieczyszczeń, powinny być zaprojektowane tak, aby osiągnąć określony cel – zapobieganie zanieczyszczeniom spowodowanym obecnością zanieczyszczeń unoszących się w powietrzu podczas zbiorów.
Załącznik 1 podkreśla, że monitorowanie bioreaktorów w czystych pomieszczeniach jest niewystarczające wobec ryzyk specyficznych dla bioreaktorów, w tym powstawania biofilmu na wilgotnych powierzchniach oraz migracji substancji z polimerowej wkładki. Dlatego konieczne jest działanie przy założeniu najbardziej niekorzystnych scenariuszy użytkowania – z utrzymywaniem mieszania, odchyleniami temperatury oraz okresami postoju – w celu zweryfikowania systemów kontroli pod kątem ich analitycznej odporności.
Włączenie operacji z wykorzystaniem bioreaktorów do hodowli komórkowej w zakres wymagań normy ISO 14644-1 oraz dyrektywy EU GMP C/D
Granice operacyjne bioreaktorów do hodowli komórkowej w procesach aseptycznych
Bioreaktory do hodowli komórkowej mogą być bezpiecznie konfigurowane do pracy w klasie czystości ISO 7 (stopień C według dyrektywy EU GMP), szczególnie w przypadku przetwarzania całkowicie zamkniętych systemów, w których nie występuje żadne narażenie na środowisko zewnętrzne podczas działania, pobierania próbek ani przepompowywania.
• Przygotowanie roztworów pożywek i buforów (sterylizacja liniowa/końcowa) oraz montaż i
• SIP (sterylizacja parą) wstępnie zesterylizowanych i zapieczętowanych systemów bioreaktorowych
Obsługa zamkniętych jednostek sterylizowanych (sprzętu) przed dezynfekcją.
W przypadku zamkniętych systemów należy przestrzegać wielu granic operacyjnych: ograniczenia obejmują ≤ 352 000 cząsteczek/m³, ≥ 0,5 µm/m³, czas zwłoki, §175 oraz mikrobiologiczne limity określone w załączniku 1 do wytycznych GMP UE (2022), wynoszące ≤ 100 CFU/m³ (powietrze) i ≤ 50 CFU na płytkę kontaktową (powierzchnie), a także czas zwłoki (w stanie spoczynku). Pełne i jednostronne oddzielenie systemów.
Eksploatacja systemów bioreaktorowych musi być zamknięta/zweryfikowana przez producentów oraz potwierdzona poprzez testy „integralności filtra i degradacji”.
Globalna harmonizacja i dokumentacja gotowa do audytu dla bioreaktorów do hodowli komórkowej
Najmniej czasu, środków pieniężnych i zasobów wymaga wdrożenie systemu globalnej harmonizacji, takiego jak ICH Q10, w zakresie walidacji, kontroli zmian oraz wymagań dokumentacyjnych dotyczących eksploatacji bioreaktorów. W przemyśle farmaceutycznym systemy globalnej harmonizacji upraszczają procesy regulacyjne stosowane przez FDA, Unię Europejską oraz organy regulacyjne poszczególnych krajów. Brak konieczności przeprowadzania wymaganych badań skraca czas wprowadzenia produktu na rynek nawet o 40% oraz ułatwia transfer technologii pomiędzy wieloma regionami, co potwierdzają ramki zgodne z wytycznymi ICH oraz Przewodnik Dobrych Praktyk ISPE z 2023 r.
Parametry procesu w czasie rzeczywistym, dokumentacja partii zgodna z przepisami 21 CFR część 11, a także dokumentacja zmian oraz kalibracji i konserwacji sprzętu znajdują się w ramach połączonego cyfrowego systemu, co zapewnia gotowość do audytu. Po połączeniu z żądaniem audytu zapisanym w łańcuchu bloków te zintegrowane systemy są bezprecedensowe pod względem zachowywania danych oraz zapewniania niepodważalnych, odpornych na manipulacje rejestrów. Nowoczesne obiekty wykorzystują system łączący technologie umożliwiające ciągłe śledzenie odstępstw oraz zintegrowany z funkcją automatycznej analizy przyczyn pierwotnych. Średni czas działania systemu w branży został skrócony o 35%. Wdrożone ramy pokazują w pełni zintegrowane, zautomatyzowane i wspierane cyfrowo systemy jakości, które wspierają zasadę EEAT w momencie przeprowadzania audytu.
Często zadawane pytania
Co oznacza zgodność z wymaganiami FDA cGMP w branży hodowli komórkowej w bioreaktorach?
Operacje hodowli komórkowej w bioreaktorze zapewniają bezpieczeństwo i jakość produktu. Produkt musi być wolny od zanieczyszczeń, a operacje przeprowadzane w bioreaktorach hodowli komórkowej spełniają surowe kryteria kontroli zanieczyszczeń, kwalifikacji sprzętu oraz sterylności.
Jakie jest znaczenie przeprowadzania testu wycieku metodą spadku ciśnienia w bioreaktorze?
Przeprowadzanie testu wycieku metodą spadku ciśnienia jest jedynym sposobem zapewnienia sterylności procesu hodowli komórkowej poprzez ciągłe potwierdzanie integralności naczynia zawierającego.
Jakie są elementy kwalifikacji sprzętu bioreaktora?
Istnieją trzy elementy: kwalifikacja instalacyjna (IQ), kwalifikacja eksploatacyjna (OQ) oraz kwalifikacja wydajnościowa (PQ). Obejmują one odpowiednio montaż bioreaktora, jego funkcjonowanie oraz wyniki produkcji uzyskane przy użyciu bioreaktora.
Czym są Strategie Kontroli Zanieczyszczeń (CCS) w kontekście załącznika 1 do dyrektywy EU GMP?
CCS opiera się zarówno na metodach naukowych, jak i oceny ryzyka funkcjonowania bioreaktora w celu zminimalizowania prawdopodobieństwa zanieczyszczenia w kulturze komórkowej.
Kiedy całkowicie zamknięty bioreaktor może wymagać jedynie czystej strefy klasy ISO 7 (klasa C)?
Gdy całkowicie zamknięty bioreaktor nigdy nie wchodzi w kontakt ze środowiskiem zewnętrznym w celu pobierania próbek, przesyłania materiału lub prowadzenia operacji, wystarczająca jest czysta strefa klasy ISO 7 (lub klasy C).