Почему гибкость двухрежимного использования является ключевым элементом конструкции современных биореакторов
Какими характеристиками должны обладать биореакторы для мелкосерийного производства, чтобы успешно закрыть разрыв между НИОКР и производством в соответствии с требованиями GMP?
Современные биореакторы устраняют устаревшие барьеры за счёт бесшовной передачи технологий от исследований к первоначальному производству. Они используют модульную конструкцию, обеспечивающую неизменность параметров и систем управления на всех этапах — от НИОКР до производства в условиях GMP. Это гарантирует идентичные условия культивирования клеток как при малых, так и при крупных производственных циклах. Такая модульность сокращает время, необходимое для валидации систем, на 40–60 % по сравнению с традиционными методами, и позволяет избежать дорогостоящих и трудоёмких циклов, задерживающих подачу заявки на получение IND.
Преимущества:
Гибкость: модульность обеспечивает множество экспериментальных конфигураций при минимальных затратах на аппаратное обеспечение
Соответствие требованиям: поддержка требований 21 CFR Часть 11 посредством электронных подписей и журналов аудита
Масштабирование вниз: компактные системы используют те же принципы массопереноса и гидродинамики, что и крупногабаритные системы
Эта система работает эффективнее и способствует более быстрому прогрессу в разработке.
Влияние одноразовых биореакторов на производство и разработку технологических процессов
Одноразовые биореакторы используют сменный поток и стерилизованные компоненты. Это ускоряет процессы за счёт исключения этапов очистки и валидации, а также значительно снижает риск перекрёстного загрязнения и времени на смену продукции. В них применяется плёночная технология, обеспечивающая стабильный профиль перемешивания и передачи кислорода, что позволяет достичь жизнеспособности клеток выше 95 % в диапазоне объёмов от 2 до 2000 л.
Преимущества: влияние на НИОКР и влияние на производство
Риск загрязнения: практически нулевой риск перекрёстного загрязнения; отсутствие необходимости в валидации очистки
Скорость: на 70 % более быстрый цикл; мгновенная смена продукции
Затраты: начальные затраты на 85 % ниже; экономия при оснащении производственных мощностей — 740 000 долларов США (Институт Понемона)
Эти системы имеют решающее значение для ускоренной разработки биологических препаратов ранними гибкими биотехнологическими компаниями, которые создают несколько продуктов.
Контролируемое масштабирование биореакторов и передача процесса
Какие требования предъявляются к инженерным моделям масштабирования вниз, таким как ambr250, для прогнозирования производительности промышленных биореакторов
Точный инженерный биореактор с масштабированием вниз, например ambr250, способен воспроизводить явления переноса жидкости и массы, характерные для биореакторов большего объёма. В рамках ограничений биопроцессной инженерии перед инженерами стоит задача определить оптимальные эксплуатационные условия для промышленных биореакторов путём воспроизведения критических параметров масштабирования, таких как перемешивание и перенос массы, с использованием небольшого количества биомассы. Такие параметры, как температура, pH и концентрация растворённого кислорода, обычно остаются неизменными в ходе биопроцессных операций. С помощью высокопроизводительных исследований в области биопроцессинга инженеры могут протестировать большое количество условий и построить прогностические модели производительности биореакторов для промышленных объёмов до 2000 л или даже до 10 000 л. Использование имеющихся исследований в области биопроцессинга представляет ценность для снижения потенциальных рисков, связанных с масштабированием биореакторов, а также для сокращения сроков достижения соответствия требованиям надлежащей производственной практики (GMP) в биопроизводстве.
Демонстрация масштабируемости процессов биореакторов от лабораторного до клинического и коммерческого уровня
Перенос процесса с одного масштаба на другой требует строгого подхода к итеративной инженерно-исследовательской работе, направленной на подтверждение контроля и воспроизводимости критических показателей качества — таких как титр, гликозилирование и примеси — на каждом масштабе. Валидация начинается с оценки рисков, связанных с различиями в оборудовании (например, распылителях, мешалках) и инженерно-исследовательских решениях на ряде промежуточных масштабов для оптимизации контроля подачи питательных сред и перфузии. Для согласования отправляющей и принимающей сторон по вопросам отбора проб, применяемых аналитических методов и установленных критериев приемлемости используется протокол передачи технологии. При поэтапном проведении передачи технологии процесс остаётся стабильным, а вариабельность и регуляторная нагрузка сводятся к минимуму. В результате терапевтические продукты оказываются идентичными
Преимущества и затраты, связанные с интеграцией стратегий
Снижение трудозатрат на валидацию, сложная передача технологий и более эффективный контроль загрязняющих веществ
Стратегия интеграции платформы биореакторов, при которой одни и те же системы биореакторов используются как в научно-исследовательских и опытно-конструкторских работах компании, так и в малотоннажном производстве партий в соответствии с требованиями GMP, минимизирует трудозатраты на валидацию этих систем. Одни и те же протоколы очистки и логика управления не требуют отдельной валидации для каждого этапа процесса. Интеграция одноразовых систем биореакторов, которые изготавливаются и упаковываются в виде комплектов готовых к использованию компонентов биореакторов, также способствует снижению риска загрязнения. Кроме того, исключение циклов очистки и отсутствие необходимости валидации очистки на месте (CIP) приводят к сокращению общих трудозатрат на валидацию. Это особенно полезно для стартапов и контрактных сервисных компаний, которым необходимо выпускать и поставлять клинические препараты в кратчайшие возможные сроки при соблюдении требований регулирующих органов.
Снижение стоимости владения: капитальные затраты, расходные материалы и затраты на обучение, а также сокращение площади, необходимой для производства
В процессе биопроизводства интеграция одноразовых биореакторных систем в научно-исследовательские и опытно-промышленные производства компании с соблюдением требований GMP неизменно даёт положительную оценку. Стоимость капитала снижается. Отсутствуют ферментёры из нержавеющей стали, системы паровой стерилизации, а также системы очистки на месте и стерилизации на месте (CIP/SIP). Хотя расходуемые материалы собственной разработки представляют собой регулярную статью расходов, они компенсируются экономией на затратах труда, воды и энергии, а также сокращают объём работ по валидации и занимаемую площадь производственного помещения. Стандартизация повышает эффективность обучения и эксплуатации оборудования, обеспечивая гибкость организационной структуры и состава рабочих групп. Для предприятия, выпускающего несколько продуктов или биофармацевтических препаратов в различных масштабах, совокупная стоимость владения существенно снижается без ущерба для целостности производственного процесса и без риска выхода процесса за рамки нормативных требований.
Часто задаваемые вопросы (FAQ)
Каковы преимущества систем биореакторов по сравнению с их предшественниками на этапах НИОКР и производства в соответствии с требованиями GMP?
Новое поколение биореакторов разработано для обеспечения непрерывной передачи технологий, стабильности эксплуатационных параметров, а также сокращения времени и трудозатрат, необходимых для валидации.
Как одноразовые биореакторы повышают эффективность операций?
Системы одноразовых биореакторов устраняют риск перекрёстного загрязнения, а также предварительно —
Вопрос: Почему полезно применять масштабированные модели в биопроцессах?
Ответ: Масштабированные модели используются для оценки параметров промышленного производства при ограничении объёма используемых материалов. Это в конечном итоге обеспечивает корректные оценки и более быстрое масштабирование до производства в соответствии с требованиями GMP.
Вопрос: Каким образом стратегия унифицированных биореакторов позволяет снизить расходы?
A: Единые платформы биореакторов позволяют снизить затраты в нескольких областях, таких как закупка капитального оборудования, трудозатраты, обучение персонала, энергопотребление, расход воды и валидация, при этом постоянно соблюдая требуемые нормативные стандарты.
В: Как можно успешно осуществить передачу процесса биореактора?
О: Для достижения успешных и предсказуемых результатов в рамках широкого спектра процессов без необходимости получения дополнительных регуляторных одобрений важно провести тщательные исследования сопоставимости и оценку рисков, а также достичь согласия со всеми заинтересованными сторонами относительно конкретных аналитических методов, подлежащих применению.