De ce flexibilitatea cu dublă utilizare este un element esențial de proiectare în bioreactoarele actuale
Către ce trebuie să fie orientate bioreactoarele pentru producție la scară mică pentru a acoperi decalajul dintre cercetarea și dezvoltarea și respectarea cerințelor GMP?
Bioreactoarele de astăzi elimină barierele învechite prin transferul fără discontinuități al tehnologiei, de la cercetare la producția inițială. Acestea folosesc o concepție modulară care păstrează aceleași parametri și controale în domeniile Cercetare și Dezvoltare (C&D) și ale Producției conform Bunelor Practici de Fabricație (GMP). Acest lucru garantează aceleași condiții de cultură celulară, indiferent dacă producția este mică sau mare. Această modularitate scurtează cu 40–60 % durata necesară validării sistemelor, comparativ cu metodele tradiționale, evitând astfel ciclurile costisitoare și consumatoare de timp care întârzie depunerea unei cereri de investigare nouă (IND).
Beneficii:
Agilitate: Modularitatea oferă o multitudine de variante de proiectare experimentală, cu un minim de echipamente hardware
Conformitate: Asigură respectarea prevederilor Regulamentului CFR Partea 21, Titlul 11, prin semnături electronice și jurnale de audit
Scalare în jos: Sistemele mai mici utilizează aceeași transferare de masă și aceleași componente hidraulice ca și sistemele mari
Acest sistem funcționează mai bine și permite o progresie mai rapidă în etapa de dezvoltare.
Impactul bioreactoarelor monouză asupra fabricației și asupra dezvoltării proceselor
Bioreactorii monouză folosesc o cale de curgere eliminabilă și componente sterilizate. Aceasta accelerează procesele prin eliminarea validării curățării și reducerea drastică a contaminării încrucișate și a schimbării produselor. Ei utilizează o tehnologie bazată pe filme care asigură un profil constant de amestecare și o transferare eficientă a oxigenului, obținând o viabilitate celulară superioară de 95% pentru un domeniu de volum de 2–2000 L.
Impactul beneficiilor asupra cercetării și dezvoltării (C&D) Impactul asupra producției
Risc de contaminare Risc aproape nul de contaminare încrucișată Lipsa necesității de validare a curățării
Viteză Producție cu 70 % mai rapidă Schimbare instantanee a produsului
Costuri Costuri inițiale cu 85 % mai mici Economii la echiparea facilității de 740.000 USD (Institutul Ponemon)
Aceste sisteme sunt esențiale pentru dezvoltarea accelerată a biologicelor în cazul companiilor biotehnologice agile din fazele incipiente, care dezvoltă mai multe produse.
Scalarea controlată a bioreactorilor și transferul procesului
Ce este necesar pentru modelele de scalare în jos la nivel de inginerie, cum ar fi ambr250, pentru a prezice performanța bioreactorilor la scară completă
Un bioreactor de reducere la scară ingineresc precis, cum ar fi ambr250, este capabil să reproducă fenomenele de curgere a fluidelor și de transport al masei din bioreactoarele de scară mai mare. Lucrând în limitele ingineriei bioproceselor, provocarea pentru ingineri constă în determinarea condițiilor optime de funcționare pentru bioreactoarele de scară mare, prin reproducerea parametrilor critici de mărire a scării, cum ar fi amestecarea și transferul de masă, folosind o cantitate mică de biomasa. Condițiile precum temperatura, pH-ul și oxigenul dizolvat, în mod tipic, nu se modifică în operațiunile de bioprocese. Folosind cercetarea de bioprelucrare înaltă productivitate, inginerii pot testa un număr mare de condiții și pot genera modele predictive ale performanței bioreactorului pentru volume mari de bioreactor, până la 2.000 L sau chiar 10.000 L. Această metodă de utilizare a cercetării disponibile în domeniul bioproceselor este valoroasă pentru reducerea riscurilor potențiale implicate în mărirea scării bioreactoarelor și pentru scurtarea duratei necesare pentru atingerea fabricației biologice conform Bunelor Practici de Producție.
Demonstrarea transferabilității proceselor din bioreactor de la scară de laborator la scară clinică și comercială
Transferul unui proces de la o scară la alta necesită o abordare riguroasă bazată pe ingineria cercetării iterative, pentru a demonstra controlul și consistența atributelor critice de calitate, cum ar fi titrul, glicozilarea și impuritățile, la fiecare scară. Validarea începe cu o evaluare a riscurilor legate de diferențele apărute la nivelul echipamentelor (de exemplu, dispozitivul de aerare, elicea) și al ingineriei cercetării, la mai multe scări intermediare, pentru a optimiza controlul alimentării și al perfuziei. Un protocol de transfer tehnologic este utilizat pentru a asigura alinierea între entitatea care transmite și cea care primește în ceea ce privește prelevarea de probe, tehnicile analitice acceptate și criteriile de acceptare stabilite. Atunci când transferul tehnologic se realizează în mod treptat, procesul rămâne constant, iar variabilitatea și povara reglementară sunt reduse la minimum. Acest lucru are ca rezultat obținerea unor produse terapeutice identice
Avantajele și costurile integrării strategiei
Reducerea efortului de validare, transfer sofisticat al tehnologiei și un control mai bun al contaminanților
O strategie de integrare a platformei bioreactorului, cu aceleași sisteme de bioreactor în cercetarea și dezvoltarea (C&D) și în producția GMP la scară mică prin loturi, minimizează efortul de validare a sistemelor. Aceleași protocoale de curățare și logica de control nu necesită validare pentru fiecare etapă a procesului. Integrarea sistemelor de bioreactor monouză, care sunt fabricate și ambalate ca un set de componente de bioreactor gata de utilizare, contribuie, de asemenea, la reducerea riscului de contaminare. În plus, datorită eliminării ciclurilor de curățare, absența validării curățării în loc (CIP) conduce la același efort de validare. Aceasta este deosebit de utilă pentru startup-uri și companii de servicii contractuale care trebuie să producă și să livreze produse clinice în cel mai scurt interval de timp posibil, păstrând în același timp conformitatea cu cerințele reglementare.
Reducerea costurilor de proprietate: costul de capital, consumabilele și costul instruirii, precum și reducerea spațiului necesar pentru producție
Într-un proces de biomanufacturare, integrarea sistemelor de bioreactoare monouză în cercetarea și dezvoltarea (C&D) și în producția GMP la scară mică a unei companii conduce în mod constant la o evaluare favorabilă. Costul capitalului scade. Nu există fermentoare din oțel inoxidabil, sisteme de sterilizare cu abur sau sisteme de curățare în loc (CIP) și sterilizare în loc (SIP). Deși consumabilele proprietare reprezintă un cost recurent, acestea compensează cheltuielile cu forța de muncă, apa și energia, precum și efortul de validare și suprafața ocupată de instalație. Standardizarea îmbunătățește instruirea și eficiența operațională și permite flexibilitate în structura organizațională și în echipele de lucru. Pentru o instalație care produce mai multe produse sau medicamente biotehnologice la diverse volume, costul de proprietate este redus semnificativ, fără a compromite integritatea procesului de fabricație sau a aduce procesul în afara conformității reglementare.
Întrebări frecvente (FAQs)
Care sunt beneficiile sistemelor de bioreactor față de predecesorii lor pentru etapele de cercetare și dezvoltare (R&D) și producție GMP?
Noua generație de bioreactoare este concepută pentru a permite transferul continuu al tehnologiilor, consistența parametrilor de funcționare și reducerea timpului și efortului necesar pentru validare.
Cum îmbunătățesc bioreactoarele monouză eficiența operațiunilor?
Sistemele de bioreactoare monouză elimină riscul de contaminare încrucișată și pre-
Întrebare: De ce este util să se adopte modele de reducere a scării (scale-down) în bioprocesare?
Răspuns: Modelele de reducere a scării sunt utilizate pentru a estima parametrii la scară de producție, limitând în același timp cantitatea de material folosit. Acest lucru conduce, în final, la estimări corecte și la o scalare mai rapidă către fabricarea GMP.
Întrebare: În ce mod creează o strategie pentru bioreactoare unificate cheltuieli mai mici?
A: Platformele unificate de bioreactor mențin costurile scăzute în mai multe domenii, cum ar fi achiziționarea de echipamente, forța de muncă, instruirea, energia, apa și validarea, în timp ce respectă în mod constant standardele reglementare cerute.
Î: Cum poate fi realizat cu succes transferul unui proces de bioreactor?
A: Pentru a obține rezultate de succes și previzibile într-o gamă largă de procese, fără necesitatea unor aprobări suplimentare din partea autorităților de reglementare, este esențial să se efectueze studii riguroase de comparabilitate și evaluări ale riscurilor, precum și să existe un acord între toți părțile interesate privind metodele analitice specifice care urmează să fie utilizate.