Considerente FDA cGMP: Asigurarea sterilității și calificarea echipamentelor pentru bioreactoarele de cultură celulară
Controlul procesului și gestionarea riscurilor: sterilizare, testare la etanșeitate și calificare specifică bioreactoarelor
Pentru a rămâne în cadrul orientărilor FDA privind bunele practici de fabricație (cGMP), companiile farmaceutice trebuie să dispună de protocoale de validare specifice sistemelor lor de bioreactoare pentru culturile celulare. Folosind orientările de validare pentru testarea bioburden-ului, care prevăd utilizarea sporilor de Geobacillus stearothermophilus ca organisme și/sau indicatori de validare conform USP <1229> sau altor orientări ISO 14937, un ciclu de sterilizare în loc (SIP) trebuie să atingă un nivel de probabilitate de supraviețuire microbiană (SAL) de cel mult [valoare specificată], iar o scădere maximă admisibilă a presiunii după sterilizare trebuie stabilită pentru a valida integritatea vasului bioreactorului, deoarece chiar o singură neregulare de 0,5 microni — care reprezintă rata medie de neregularități — ar putea constitui cauza principală a unui incident, iar costul mediu suportat de industrie pentru remedierea fiecărui astfel de incident este de aproximativ 740.000 USD (Institutul Ponemon, 2023).
Calificarea specifică bioreactorului constă în testarea de acceptare la fabrică (FAT), precum și în alte trei faze distincte:
1. Calificare de instalare (IQ) – inspecție a sistemelor existente, completată cu elemente trazabile pentru componente.
2. Calificare operațională (OQ) – evaluare a performanței, de exemplu, reglarea temperaturii într-o toleranță de ±0,5 °C.
3. Calificare de performanță (PQ) – evaluare pentru a confirma reproducibilitatea performanței în condițiile de utilizare ale bioreactorului.
Intervențiile umane în operațiunile bioreactorului—în principal datorită eșantionării și transferurilor de materiale—sunt responsabile de 78% dintre evenimentele de contaminare a bioreactorului documentate în Raportul Tehnic PDA 68 (2022). Utilizarea diferitelor conexiuni asceptice validate, care permit manipulări în sisteme deschise, cum ar fi sudorii sterili și porturile rapide de transfer (RTP), determină o reducere cu un ordin de mărime a numărului de manipulări în cadrul intervențiilor la bioreactor. Riscul de contaminare poate fi redus până la 90% prin utilizarea sistemelor automate de eșantionare și menținerea sterilității eșantioanelor prin sisteme și căi sterilizabile cu abur, filtre în linie pentru eliminarea contaminanților din eșantioane și eșantionare în timp real pentru urmărire și înregistrare completă, comparativ cu eșantionarea manuală.
În cazul intervențiilor de eșantionare—în special al celor cu frecvență ridicată, efectuate în perioadele de densitate maximă a celulelor—este necesară validarea procesului și implementarea unei concepții robuste, care trebuie menținută pe întreaga durată a ciclului de producție.
Bioreactorii pentru cultura celulară reprezintă un element esențial al cadrului bioreactorilor. Anexa 1 revizuită din 2022 a Directivei UE privind Bunăstarea Practicilor de Producție (GMP) referitoare la Strategiile de Control al Contaminării (CCS) propune un cadru bioreactor care structurează proiectarea pe baza unei abordări științifice și bazate pe risc în ceea ce privește controlul contaminării. Bioreactorii sunt supuși unor reglementări stricte, inclusiv mai multe validări robuste, în toate etapele de proiectare și de producție ale cadrului, astfel cum urmează:
Testarea integrității filtrelor, conform standardului ASTM F838-22, pe sistemul de filtrare al unui bioreactor și capacitatea acestuia de a reține un filtru de 0,2 µm rămân în domeniul producției ciclice și sunt obligatorii.
Verificarea dinamică a debitului utilizează studii analitice cu traseri și modelare CFD pentru a determina dacă sistemele de amestecare și de spargere mențin mediul suficient de omogen, fără formarea de particule și fără zone moarte favorabile formării biofilmului.
Această abordare integrată deplasează accentul privind conformitatea din evaluările de mediu retrospective în controalele de risc în timp real, bazate pe echipamente. Bioreactorii moderni cu utilizare unică, de exemplu, sunt echipați cu traductoare de presiune integrate și sisteme automate de înregistrare pentru a sprijini asigurarea continuă, precum și cu o reducere cu 40 % a riscului legat de intervențiile umane în procesele aseptice deschise (Anexa 1 GMP UE, 2022). Elementele de proiectare, cum ar fi porturile de eșantionare din sistemele închise, traseele fluide fără îmbinări și sistemele de control al contaminării, trebuie să vizeze rezultatul spațiilor descrise, în care contaminarea prin prezența poluanților aerieni în timpul recoltării este prevenită.
Anexa 1 subliniază faptul că monitorizarea bioreactorilor din camere curate este inadecvată în fața riscurilor specifice bioreactorilor, inclusiv formarea de biofilme pe suprafețele umede și eliberarea de substanțe extractibile din linerul polimeric. Prin urmare, este necesar să se opereze sub presupunerea celor mai defavorabile scenarii de utilizare, cu agitare continuă, variații de temperatură și perioade de repaus, pentru a valida sistemele de control în ceea ce privește robustețea analitică.
Includerea operațiunilor cu bioreactoare pentru culturi celulare în cadrul standardului ISO 14644-1 și al cerințelor UE GMP C/D
Limitele operaționale ale bioreactorilor pentru culturi celulare în procesarea asptică
Bioreactorii pentru culturi celulare pot fi configurați în mod sigur pentru operațiuni de bioreactori conform clasei ISO 7 (gradul C conform UE GMP), în special pentru prelucrarea sistemelor complet închise, care nu implică nicio expunere la mediul ambient în timpul funcționării, eșantionării sau transferurilor.
Pregătirea soluțiilor de mediu și tampon (procesare sterilă în linie/sfârșit de linie); Asamblarea și
SIP (sterilizarea în loc) a sistemelor de bioreactor presterilizate și etanșe
Manipularea unităților sterilizate închise (echipamente) înainte de dezinfectare.
Pentru sistemele închise trebuie respectate numeroase limite operaționale: limitările includ ≤ 352.000 de particule/m³, ≥ 0,5 µm/m³, latență, limite microbiene conform §175 și Anexa 1 GMP UE (2022) de ≤ 100 UFC/m³ (aer) și (≤ 50 UFC) pe placă de contact (suprafețe), precum și latență (în starea de repaus). Separare totală și unilaterală a sistemelor.
Funcționarea sistemelor de bioreactor trebuie să fie închisă/confirmată de producători și verificată prin teste de „integritate a filtrului și degradare”.
Armonizare globală și documentație pregătită pentru audit pentru bioreactoarele destinate culturii celulare
Cel mai puțin timp, bani și resurse sunt necesari dacă se implementează un sistem de armonizare globală, cum ar fi ICH Q10, pentru validare, controlul modificărilor și cerințele de documentare privind operațiunile bioreactorilor. În industria farmaceutică, sistemele de armonizare globală simplifică procesele FDA, ale UE și ale reglementărilor specifice pe țări. Lipsa testărilor obligatorii reduce durata până la lansarea pe piață cu până la 40 % și facilitează transferul tehnologiei în mai multe regiuni, așa cum este documentat în cadrurile aliniate ICH și în Ghidul de Bună Practică ISPE, 2023.
Parametrii în timp real ai procesului, înregistrările de lot conform Regulamentului FDA 21 CFR Partea 11, precum și documentația privind modificările, calibrarea echipamentelor și întreținerea sunt toate incluse într-un sistem digital interconectat, realizând astfel pregătirea pentru audit. În combinație cu o cerere de audit provenită din blockchain, aceste sisteme integrate sunt fără egal în ceea ce privește păstrarea datelor și înregistrările imposibil de alterat. Instalațiile moderne folosesc un sistem care integrează tehnologia pentru monitorizarea continuă a abaterilor și este configurat să efectueze automat o analiză a cauzei fundamentale (Root Cause Analysis). Timpul mediu de funcționare al sistemului din industrie este redus cu 35%. Cadrele implementate demonstrează sisteme de calitate complet integrate, automate și activate digital, care sprijină principiul EEAT în momentul auditului.
Întrebări frecvente
Ce înseamnă a fi conform cu normele FDA cGMP pentru industria de cultură celulară în bioreactor?
Operațiunile de cultivare celulară în bioreactor mențin siguranța și calitatea produsului. Produsul trebuie să fie lipsit de contaminare, iar operațiunile bioreactoarelor de cultivare celulară îndeplinesc criteriile stricte privind controlul contaminării, calificarea echipamentelor și sterilitatea.
Care este importanța efectuării unui test de scurgere prin scădere a presiunii pe un bioreactor?
Efectuarea unui test de scurgere prin scădere a presiunii este singurul mijloc de a garanta sterilitatea procesului de cultivare celulară, asigurând în mod continuu integritatea vasului de conținere.
Care sunt componentele calificării echipamentelor bioreactorului?
Există trei componente: Calificarea de Instalare (IQ), Calificarea de Funcționare (OQ) și Calificarea de Performanță (PQ). Acestea se referă la montarea bioreactorului, funcționarea bioreactorului și rezultatele obținute de bioreactor în procesul de producție.
Care sunt Strategiile de Control al Contaminării (CCS) în contextul Anexei 1 GMP UE?
CCS se bazează atât pe metode științifice, cât și pe metode de evaluare a riscurilor privind funcționarea bioreactorului, având ca scop minimizarea probabilității de contaminare în cultura celulară.
În ce situații un bioreactor complet închis necesită doar o sală curată de clasa ISO 7 (gradul C)?
Atunci când un bioreactor complet închis nu intră niciodată în contact cu mediul exterior în vederea eșantionării, transferului sau exploatării, este suficientă o sală curată de clasa ISO 7 (sau gradul C).