Аспекты требований FDA к cGMP: обеспечение стерильности и квалификация оборудования для биореакторов для культивирования клеток
Контроль процессов и управление рисками: стерилизация, испытания на герметичность и специфическая квалификация биореакторов
Чтобы оставаться в рамках руководящих принципов FDA cGMP, фармацевтическим компаниям необходимо разрабатывать протоколы валидации, специфичные для систем биореакторов клеточной культуры компании. При использовании руководящих принципов валидации тестирования биопоражения с применением спор Geobacillus stearothermophilus в качестве валидационных организмов и/или индикаторов в соответствии с USP <1229> или другими стандартами ISO 14937 цикл стерилизации на месте (SIP) должен обеспечивать уровень стерильности (SAL), не превышающий заданного значения; кроме того, для подтверждения целостности сосуда биореактора необходимо установить максимально допустимое падение давления после стерилизации. Даже единичное нарушение целостности размером 0,5 мкм — средний показатель частоты таких нарушений — может стать первопричиной инцидента, а средняя стоимость устранения каждого такого инцидента для отрасли составляет приблизительно 740 000 долларов США (Институт Понемона, 2023 г.).
Квалификация, специфичная для биореактора, включает приемо-сдаточные испытания на заводе-изготовителе (FAT) и три других отдельных этапа:
1. Квалификация установки (IQ) — проверка установленных систем с полным учетом отслеживаемости компонентов.
2. Квалификация эксплуатации (OQ) — оценка рабочих характеристик, например, регулирование температуры в пределах допуска ±0,5 °C.
3. Квалификация производительности (PQ) — оценка для подтверждения воспроизводимости рабочих характеристик в условиях эксплуатации биореактора.
Человеческое вмешательство в работу биореакторов — в основном при отборе проб и переносе материалов — является причиной 78 % случаев контаминации биореакторов, зафиксированных в Техническом отчёте PDA № 68 (2022 г.). Использование различных аттестованных асептических соединений, позволяющих манипулировать в открытых системах (например, стерилизующих сварочных устройств и быстросъёмных переходных портов — RTP), приводит к увеличению числа манипуляций в рамках операций с биореакторами на порядок величины. Применение автоматизированных систем отбора проб в сочетании с поддержанием стерильности проб посредством систем и путей, поддающихся стерилизации паром, встроенных фильтров для удаления контаминации проб, а также отбора проб в режиме реального времени для всестороннего отслеживания и регистрации снижает риск контаминации до 90 % по сравнению с ручным отбором проб.
В случае вмешательств при отборе проб — особенно при частом отборе проб в периоды максимальной плотности клеток — необходимо провести валидацию процесса и внедрить устойчивую конструкцию, которую следует поддерживать на протяжении всего жизненного цикла производства.
Биореакторы для культивирования клеток составляют ключевой элемент конструкции биореактора. Пересмотренный в 2022 г. Приложение 1 Европейских правил надлежащей производственной практики (GMP) по стратегиям контроля загрязнения (CCS) предлагает концепцию биореактора, в которой проектирование осуществляется на основе научного и основанного на оценке рисков подхода к контролю загрязнения. Биореакторы подвергаются строгому регулированию, включая проведение множества надёжных валидаций, как на этапе проектирования, так и при получении продукции, следующим образом:
Испытание целостности фильтров с использованием стандарта ASTM F838-22 в системе фильтрации биореактора и проверка способности фильтра удерживать частицы размером 0,2 мкм остаются обязательными процедурами в рамках циклического производства.
Проверка динамического потока осуществляется с помощью аналитических исследований с применением трассеров и моделирования методом вычислительной гидродинамики (CFD) для определения того, обеспечивают ли системы перемешивания и продувки достаточную однородность питательной среды без образования частиц и зон застоя, способствующих образованию биоплёнки.
Такой комплексный подход переносит акцент в области обеспечения соответствия с ретроспективных экологических оценок на контроль рисков в реальном времени с использованием оборудования. Современные одноразовые биореакторы, например, оснащены встроенными датчиками давления и автоматизированной системой регистрации данных, что обеспечивает непрерывную гарантию соответствия, а также снижает на 40 % риск, связанный с вмешательством человека в открытые асептические процессы (Приложение 1 к Европейским правилам надлежащей производственной практики (GMP), 2022 г.). Конструктивные элементы, такие как отборные порты в закрытых системах, жидкостные пути без соединений и системы контроля загрязнения, должны быть направлены на достижение указанного результата — предотвращение загрязнения в описанных зонах за счёт присутствия воздушных загрязнителей во время сбора продукта.
Приложение 1 подчёркивает, что мониторинг биореакторов в чистых помещениях является недостаточным с учётом рисков, специфичных для биореакторов, включая образование биоплёнки на смачиваемых поверхностях и выщелачивание веществ из полимерной оболочки. Таким образом, необходимо исходить из предположения о наихудших сценариях эксплуатации — с продолжительным перемешиванием, отклонениями температуры и периодами простоя — для валидации систем контроля с целью обеспечения аналитической устойчивости.
Включение операций с биореакторами для культивирования клеток в требования ISO 14644-1 и ЕС GMP классов C/D
Эксплуатационные границы биореакторов для культивирования клеток при асептической обработке
Биореакторы для культивирования клеток могут быть безопасно сконфигурированы для работы в соответствии с ISO классом 7 (класс C по ЕС GMP), особенно при обработке полностью закрытых систем, не подвергающихся воздействию окружающей среды во время эксплуатации, отбора проб или переливания.
• Приготовление питательных сред и буферных растворов (непрерывная/конечная стерилизация); сборка и
• SIP предварительно стерилизованных и герметично упакованных биореакторных систем
• Обработка стерильных закрытых единиц (оборудования) до дезинфекции.
Для закрытых систем необходимо соблюдать множество эксплуатационных ограничений: к ним относятся пределы содержания частиц ≤ 352 000 частиц/м³, размером ≥ 0,5 мкм/м³, задержка (латентность), микробные пределы согласно §175 и Приложению 1 к Европейским принципам надлежащей производственной практики (GMP) 2022 г. — ≤ 100 КОЕ/м³ (воздух) и (≤ 50 КОЕ) на чашке для контакта (поверхности), а также латентность (в состоянии покоя). Полное и одностороннее разделение систем.
Эксплуатация биореакторных систем должна осуществляться в закрытом режиме/подтверждаться производителями, а также проводиться испытания на «целостность фильтра и его деградацию».
Глобальная гармонизация и документация, готовая к аудиту, для биореакторов клеточной культуры
Наименьшие затраты времени, средств и ресурсов требуются в том случае, если для валидации, контроля изменений и документационных требований к работе биореакторов внедрена система глобальной гармонизации, такая как ICH Q10. В фармацевтической промышленности системы глобальной гармонизации упрощают соблюдение требований FDA, Европейского союза и национальных регуляторов. Отсутствие обязательных испытаний сокращает срок выхода продукции на рынок до 40 % и облегчает передачу технологий в различные регионы, что подтверждается рамочными документами ICH и Руководством по надлежащей инженерной практике ISPE (2023 г.).
Параметры процесса в реальном времени, регистрационные записи по требованиям 21 CFR Часть 11, а также документация по изменениям, калибровке оборудования и техническому обслуживанию хранятся в единой взаимосвязанной цифровой системе, что обеспечивает готовность к аудиту. В сочетании с запросом на аудит, инициированным через блокчейн, такие интегрированные системы не имеют себе равных в обеспечении сохранности данных и неизменности записей. Современные производственные мощности используют систему, встроенную технологию которой позволяет непрерывно отслеживать отклонения и автоматически проводить анализ первопричин. Среднее время работы отраслевой системы сокращается на 35 %. Внедрённые архитектуры демонстрируют полностью интегрированные, автоматизированные и цифровые системы обеспечения качества, поддерживающие принципы EEAT во время проведения аудита.
Часто задаваемые вопросы
Что означает соответствие требованиям FDA cGMP для отрасли культивирования клеток в биореакторах?
Операции культивирования клеток в биореакторе обеспечивают безопасность и качество продукта. Продукт должен быть свободен от загрязнений, а операции культивирования клеток в биореакторах соответствуют строгим критериям контроля загрязнений, квалификации оборудования и стерильности.
Каково значение проведения испытания на утечку по снижению давления в биореакторе?
Проведение испытания на утечку по снижению давления является единственным способом обеспечить стерильность процесса культивирования клеток путём непрерывного подтверждения целостности герметичной ёмкости.
Из каких компонентов состоит квалификация оборудования биореактора?
Существует три компонента: квалификация установки (IQ), квалификация эксплуатации (OQ) и квалификация производительности (PQ). Они охватывают соответственно монтаж биореактора, его эксплуатацию и результаты производства на биореакторе.
Что представляют собой стратегии контроля загрязнений (CCS) в контексте Приложения 1 к Европейским правилам надлежащей производственной практики (GMP)?
CCS основывается как на научных, так и на методах оценки рисков функционирования биореактора с целью минимизации вероятности загрязнения при культивировании клеток.
Когда для полностью закрытого биореактора может быть достаточным чистое помещение класса ISO 7 (категория C)?
Если полностью закрытый биореактор никогда не контактирует с внешней средой в целях отбора проб, переноса или эксплуатации, то достаточно чистого помещения класса ISO 7 (или категории C).