Zakaj je fleksibilnost z dvojno uporabo ključna konstrukcijska lastnost sodobnih bioreaktorjev
Kam morajo biti usmerjeni bioreaktorji za proizvodnjo v majhnem obsegu, da premostijo razliko med raziskavami in razvojem ter GMP?
Današnji bioreaktorji odstranijo zastarele ovire z brezhibnim prenosom tehnologije iz raziskav v začetno proizvodnjo. Uporabljajo modularno zasnovo, ki ohranja enake parametre in nadzorne mehanizme v raziskavah in razvoju (R&D) ter pri proizvodnji v skladu s standardi dobre proizvodne prakse (GMP). To zagotavlja enake pogoje za gojenje celic od majhnih do velikih serij proizvodnje. Ta modularnost skrajša čas, potreben za validacijo sistemov, za 40–60 % v primerjavi s tradicionalnimi metodami, ter izogne dragim in časovno zahtevnim ciklom, ki zamikajo predložitev zahtevka za klinične raziskave (IND).
Prednosti:
Agilnost: Modularnost omogoča številne eksperimentalne zasnove z minimalno strojno opremo
Skladen: Zagotavlja skladnost z 21 CFR del 11 prek elektronskih podpisov in revizijskih dnevnikov
Pomanjšanje merila: Manjši sistemi uporabljajo isto masno prenosno in tekočinsko tehnologijo kot večji sistemi
Ta sistem deluje bolje in omogoča hitrejši napredek v razvoju.
Vpliv enkratno uporabljivih bioreaktorjev na proizvodnjo in razvoj procesov
Enkratni bioreaktorji uporabljajo odstranljivo pretokovno pot in sterilizirane komponente. S tem pospešijo procese, saj izključijo potrebo po validaciji čiščenja ter značilno zmanjšajo tveganje za prekrižno kontaminacijo in spremembo proizvoda. Uporabljajo tehnologijo plastične folije, ki zagotavlja stalno mešalno karakteristiko in prenos kisika, kar omogoča življivost celic več kot 95 % v obsegu prostornin od 2 do 2000 L.
Koristi – Vpliv na razvoj in raziskave (R&D) – Vpliv na proizvodnjo
Tveganje kontaminacije – Tveganje za prekrižno kontaminacijo je skoraj ničelno – Ni potrebna validacija čiščenja
Hitrost – Serije se izvedejo za 70 % hitreje – Takojšnja sprememba proizvoda
Stroški – Začetni stroški so za 85 % nižji – Priprava obrata prinaša varčevanje v višini 740.000 USD (Inštitut Ponemon)
Ti sistemi so ključni za pospešen razvoj bioloških zdravil pri agilnih biotehnoloških podjetjih v zgodnji fazi, ki razvijajo več proizvodov.
Kontrolirano povečanje merila bioreaktorja in prenos procesa
Kaj je potrebno za inženirske modele zmanjšanja merila, kot je npr. ambr250, da napovedujejo delovanje bioreaktorjev v polni velikosti
Natančen inženirski bioreaktor z zmanjšano zmogljivostjo, kot je ambr250, lahko ponovi tekočinske in masne prenosne pojave večjih bioreaktorjev. Znotraj omejitev bioprocesnega inženirstva je izziv za inženirje določiti optimalne obratovalne pogoje za velike bioreaktorje tako, da z majhnim količinam biomase ponovijo ključne parametre za povečanje zmogljivosti, kot so mešanje in prenos mase. Pogoji, kot so temperatura, pH in raztopljena kisikova vsebina, se običajno v bioprocesnih operacijah ne spreminjajo. S pomočjo visokoprostorniških raziskav bioprocesov lahko inženirji preizkusijo veliko število različnih pogojev in ustvarijo napovedne modele delovanja bioreaktorjev za velike prostornine bioreaktorjev do 2.000 L ali celo do 10.000 L. Ta metoda izkoriščanja razpoložljivih raziskav bioprocesov je dragocena za zmanjševanje morebitnih tveganj pri povečevanju zmogljivosti bioreaktorjev ter za skrajšanje časa do dosega proizvodnje v skladu z načeli dobre proizvodne prakse (GMP).
Predstavitev prenosljivosti procesov v bioreaktorjih iz laboratorijskega na klinično in komercialno merilo
Prenos procesa z enega merila na drugo zahteva strogi pristop k iterativnemu raziskovalnemu inženirstvu, da se dokaže nadzor in skladnost ključnih kakovostnih lastnosti, kot so koncentracija (titer), glikozilacija in nečistoče, na vsakem merilu. Validacija se začne z oceno tveganj razlik v opremi (npr. razpršilnik, mešalnik) in raziskovalnem inženirstvu na večmesnem merilu, da se optimizira nadzor hranilne in perfuzijske oskrbe. Za usklajevanje pošiljatelja in prejemnika glede vzorčenja, sprejetih analitičnih metod in določenih meril za sprejem uporabimo protokol za prenos tehnologije. Če se prenos tehnologije izvaja stopnjevito, ostane proces skladen, variabilnost pa se zmanjša skupaj z regulativno obremenitvijo. To zagotavlja, da so terapevtski izdelki enaki.
Prednosti in stroški integracije strategije
Zmanjšanje truda pri validaciji, izvirna prenos tehnologije in boljši nadzor nad kontaminanti
Strategija integracije platforme bioreaktorjev, pri kateri se v raziskovalno-razvojnem delu podjetja in pri majhnih serijah GMP-proizvodnje uporabljajo isti sistemi bioreaktorjev, zmanjša trud pri validaciji sistemov. Iste protokole za čiščenje in nadzorno logiko ni treba validirati za vsak korak procesa. Integracija enkratno uporabljivih sistemov bioreaktorjev, ki so proizvedeni in pakirani kot nabor pripravljenih za uporabo komponent bioreaktorjev, prav tako zmanjša tveganje kontaminacije. Poleg tega zaradi izključitve ciklov čiščenja odsotnost validacije čiščenja na mestu (CIP) pomeni enak trud pri validaciji. To je še posebej koristno za začetne podjetja in podjetja, ki ponujajo pogodbene storitve, saj morajo klinične izdelke proizvesti in dostaviti v najkrajšem možnem času, hkrati pa zagotoviti skladnost z regulativnimi zahtevami.
Zmanjšanje stroškov lastništva: kapitalski stroški, potrošni materiali in stroški usposabljanja ter zmanjšan prostor, potreben za proizvodnjo
V procesu bioproizvodnje integracija sistemov enkratnih bioreaktorjev v razvojno in raziskovalno dejavnost podjetja ter v proizvodnjo majhnih serij v skladu z načeli dobre proizvodne prakse (GMP) redno povzroči ugodno oceno. Stroški kapitala se znižajo. Ni jih iz nerjavnega jekla izdelanih fermentorjev, sistemov za sterilizacijo z vodno paro ali sistemov za čiščenje na mestu in sterilizacijo na mestu (CIP/SIP). Čeprav so lastni potrošni materiali ponavljajoči strošek, nadomeščajo stroške dela, vode in energije ter prizadevanja za validacijo ter zmanjšujejo površino, ki jo zasede obrat. Standardizacija izboljša usposabljanje in operativno učinkovitost ter omogoča fleksibilnost v organizacijski strukturi in delovnih ekipah. Za obrat, ki proizvaja več različnih izdelkov ali biofarmacevtskih zdravil v različnih količinah, se stroški lastništva znatno znižajo, pri čemer ostane nespremenjena integriteta proizvodnega procesa in proces ostane v skladu z regulativnimi zahtevami.
Pogosto zastavljena vprašanja (FAQ)
Kakšne so prednosti sistemov bioreaktorjev v primerjavi z njihovimi predhodniki za razvojno-raziskovalne in GMP-proizvodne korake?
Nova generacija bioreaktorjev je zasnovana tako, da omogoča neprekinjen prenos tehnologij, doslednost obratovalnih parametrov ter zmanjšanje časa in truda, potrebnega za validacijo.
Kako enkratni bioreaktorji izboljšajo učinkovitost obratovanja?
Sistemi enkratnih bioreaktorjev odpravljajo tveganje križne kontaminacije in pred-
Vprašanje: Zakaj je uporabno v bioprocesiranju uporabiti modele za zmanjšanje merila?
Odgovor: Modele za zmanjšanje merila uporabljamo za ocenjevanje parametrov na proizvodni ravni, pri čemer omejimo količino uporabljenega materiala. To končno vodi do pravilnih ocen in hitrejšega povečanja merila do GMP-proizvodnje.
Vprašanje: Na kakšen način strategija združenih bioreaktorjev zmanjša stroške?
A: Unificirane platforme bioreaktorjev znižujejo stroške na več področjih, kot so nakup kapitala, delovna sila, usposabljanje, energija, voda in validacija, hkrati pa dosledno izpolnjujejo zahtevane regulativne standarde.
V: Kako lahko prenos procesa bioreaktorja uspe?
A: Za doseganje uspešnih in napovedljivih rezultatov v širokem spektru procesov brez potrebe po dodatnih regulativnih odobritvah je pomembno, da se izvedejo natančne študije primerljivosti in ocene tveganj ter da se vse strani udeleženk dogovorijo o določenih analitičnih metodah, ki bodo uporabljene.