Razmislitve FDA cGMP: zagotavljanje sterilitete in kvalifikacija opreme za bioreaktorje za kulturo celic
Kontrola procesov in upravljanje tveganj: sterilizacija, preizkušanje tesnosti in posebna kvalifikacija bioreaktorjev
Za ostanek znotraj okvira smernic FDA cGMP morajo farmacevtska podjetja imeti validacijske protokole, ki so posebej prilagojeni sistemu bioreaktorjev za gojenje celic v podjetju. Z uporabo smernic za validacijo testiranja biobreme (Geobacillus stearothermophilus) kot validacijskih organizmov in/ali indikatorjev za USP <1229> ali druge smernice ISO 14937 mora cikel sterilizacije na mestu (SIP) doseči stopnjo sterilitete (SAL) največ , hkrati pa je treba določiti največji dovoljeni padec tlaka po sterilizaciji, da se potrdi celovitost posode bioreaktorja; že ena sama napaka premera 0,5 mikrona – kar ustreza povprečni frekvenci napak – bi bila koreninski vzrok incidenta, povprečna stroškovna ocena za odpravo vsakega takega incidenta v industriji pa znaša približno 740.000 USD (Ponemon Institute, 2023).
Posebna kvalifikacija bioreaktorja vključuje preskus sprejema na tovarni (FAT) ter še tri druge ločene faze:
1. Kvalifikacija namestitve (IQ) – pregled nameščenih sistemov, vključno z sledljivostjo komponent.
2. Kvalifikacija obratovanja (OQ) – ocena zmogljivosti, na primer regulacija temperature znotraj tolerance ±0,5 °C.
3. Kvalifikacija delovanja (PQ) – ocena za potrditev ponovljive zmogljivosti v pogojih uporabe bioreaktorja.
Človeški posegi v obratovanju bioreaktorjev—predvsem zaradi vzorčenja in prenosa materialov—so odgovorni za 78 % primerov kontaminacije bioreaktorjev, dokumentiranih v Tehničnem poročilu PDA št. 68 (2022). Uporaba različnih validiranih aseptičnih priključkov, ki omogočajo manipulacije v odprtih sistemih, kot so sterilni varilniki in hitri prenosni priključki (RTP), povzroča približno desetkrat večjo stopnjo manipulacije znotraj obsega posegov v bioreaktorjih. S samodejnimi sistemami vzorčenja ter ohranjanjem sterilitete vzorcev s sistemi in potmi, ki jih je mogoče sterilizirati z pari, sproti vgrajenimi filtri za odstranjevanje kontaminacije vzorcev ter sprotnim vzorčenjem za izčrpno sledenje in beleženje se tveganje kontaminacije zmanjša za do 90 % v primerjavi z ročnim vzorčenjem.
Ko gre za posege pri vzorčenju—posebno pogoste posege pri vzorčenju v obdobjih najvišje gostote celic—je potrebno opraviti validacijo procesa ter izvesti in vzdrževati robusten načrt skozi celotno življenjsko dobo proizvodnje.
Bioreaktorji za kultivacijo celic predstavljajo ključen element okvira bioreaktorjev. Prenovljena priloga 1 EU GMP iz leta 2022 o strategijah nadzora kontaminacije (CCS) predlaga okvir bioreaktorjev, ki strukturira načrtovanje na znanstveni in temelječi na tveganju osnovi za nadzor kontaminacije. Bioreaktorji so v okviru načrtovanja in izhodnih rezultatov podrobno določeni, vključno z več robustnimi validacijami, kot sledi:
Preverjanje celovitosti filtrov po standardu ASTM F838-22 na filtracijskem sistemu bioreaktorja ter njegova sposobnost zadrževanja filtra s premerom 0,2 µm ostaja v okviru ciklične proizvodnje in je obvezno.
Dinamično preverjanje pretoka uporablja analitične študije s sledilci in modeliranje s pomočjo računalniške dinamike tekočin (CFD), da se ugotovi, ali sistemi mešanja in razprševanja ohranjajo medij dovolj homogenega, brez nastanka delcev in brez mrtvih con, v katerih se lahko tvorijo bioplenke.
Ta integrirani pristop premakne poudarek skladnosti iz zahtev za povratne okoljske ocene v realno časovne, opremo temelječe nadzore tveganj. Na primer, sodobni enkratno uporabljivi bioreaktorji imajo vgrajene pretvornike tlaka in avtomatizirano beleženje, ki podpirajo neprekinjeno zagotavljanje varnosti ter zmanjšajo tveganje, povezano z interventi človeka v odprtih aseptičnih procesih, za 40 % (EU GMP Dodatek 1, 2022). Konstrukcijski elementi, kot so vzorčni priključki v zaprtih sistemih, tekočinske poti brez spojk in sistemi za nadzor kontaminacije, naj bi bili usmerjeni v dosego opisanega rezultata, in sicer preprečevanja kontaminacije zaradi prisotnosti zrakom prenašenih onesnaževalcev med pridelavo.
Priloga 1 poudarja, da nadzor bioreaktorjev v čistih sobah ni zadosten ob tveganjih, ki so posebna za bioreaktorje, vključno z nastankom biofilmov na mokrih površinah in izpiranjem snovi iz polimernega ovoja. Zato je nujno delovati pod predpostavko najslabših možnih scenarijev uporabe – s stalnim mešanjem, odstopanji temperature ter obdobji mirovanja – da se potrdi učinkovitost nadzornih sistemov glede analitične robustnosti.
Vključitev operacij s kulturo celic v bioreaktorjih v zahteve ISO 14644-1 in EU GMP C/D
Operativne meje za bioreaktorje s kulturo celic pri aseptičnem procesiranju
Bioreaktorje s kulturo celic je mogoče varno konfigurirati za operacije v skladu z ISO razredom 7 (EU GMP stopnja C), še posebej pri obdelavi popolnoma zaprtih sistemov brez kakršne koli izpostavljenosti okolju med obratovanjem, vzorčenjem ali prenašanjem.
• Priprava hranilnih in puferjih raztopin (v vrsti/terminalno sterilno obdelava); sestava in
• SIP predsteryliziranih in zaprtih bioreaktorskih sistemov
Ravnanje z zaprtimi steriliziranimi enotami (opremo) pred dezinfekcijo.
Za zaprte sisteme je treba upoštevati številne operativne meje: omejitve vključujejo ≤ 352.000 delcev/m³, ≥ 0,5 µm/m³, zamik, mikrobiološke omejitve iz člena 175 in dodatka 1 k EU GMP (2022) – ≤ 100 CFU/m³ (zrak) in (≤ 50 CFU) kontaktna plošča (površine), ter zamik (v stanju mirovanja). Popolna in enostranska ločitev sistemov.
Delovanje bioreaktorskih sistemov mora biti zaprto/potrjeno s strani proizvajalcev ter preverjeno z testi »celovitosti filtra in razgradnje«.
Globalna usklajenost in dokumentacija, pripravljena za revizijo, za bioreaktorje za gojenje celic
Najmanj časa, denarja in virov je potrebnih, če se za potrditev, nadzor spremembe in dokumentacijske zahteve pri obratovanju bioreaktorjev uvede sistem globalne usklajenosti, kot je ICH Q10. V farmacevtski industriji sistemi globalne usklajenosti poenostavljajo postopke FDA, EU in državnih predpisov. Odsotnost zahtevanih preskusov zmanjša čas do trga za do 40 % ter olajša prenos tehnologije na več regij, kar potrjujejo okviri, usklajeni s standardi ICH, in Priročnik za dobro prakso ISPE, 2023.
Realnočasovni parametri procesa, skladne z 21 CFR delom 11 serije dokumentov, ter dokumentacija spremembe in kalibracije opreme ter vzdrževanja so vsebovani v medsebojno povezanem digitalnem sistemu, s čimer se doseže pripravljenost za revizijo. Ko se to kombinira z zahtevkom za revizijo iz verige blokov (blockchain), so ti integrirani sistemi neprecenljivi za ohranjanje podatkov in nedotakljivih zapisov. Sodobne obrati uporabljajo sistem, ki vključuje tehnologijo za neprekinjeno spremljanje odstopanj in je integriran za izvajanje avtomatizirane analize korenine vzroka. Povprečni industrijski čas sistema se zmanjša za 35 %. Uvedeni okviri prikazujejo popolnoma integrirane, avtomatizirane in digitalno omogočene kakovostne sisteme, ki podpirajo EEAT ob času revizije.
Pogosto zastavljena vprašanja
Kaj pomeni skladnost z FDA cGMP za industrijo kultivacije celic v bioreaktorjih?
Delovanje bioreaktorja za kultivacijo celic zagotavlja varnost in kakovost izdelka. Proizvod mora biti brez kontaminacije, delovanje bioreaktorjev za kultivacijo celic pa izpolnjuje stroge kriterije za nadzor kontaminacije, kvalifikacijo opreme ter sterilnost.
Kakšna je pomembnost izvajanja preskusa uhajanja s padcem tlaka na bioreaktorju?
Izvajanje preskusa uhajanja s padcem tlaka je edini način, da se zagotovi sterilnost procesa kultivacije celic z neprekinjeno zagotavljanjem celovitosti zaprtega posode.
Kateri so sestavni deli kvalifikacije opreme bioreaktorja?
Sestavljajo jo trije deli: kvalifikacija namestitve (IQ), kvalifikacija obratovanja (OQ) in kvalifikacija zmogljivosti (PQ). Ti se nanašajo na sestavo bioreaktorja, obratovanje bioreaktorja ter rezultate proizvodnje bioreaktorja.
Kaj so strategije nadzora kontaminacije (CCS) v kontekstu dodatka 1 EU GMP?
CCS temelji na znanstvenih in tudi na metodah ocenjevanja tveganj za oceno delovanja bioreaktorja z namenom zmanjšanja verjetnosti kontaminacije v celični kulturi.
Kdaj lahko popolnoma zaprt bioreaktor zahteva le čistilno sobo razreda ISO 7 (razred C)?
Ko se popolnoma zaprt bioreaktor nikoli ne dotakne zunanjega okolja za namene vzorčenja, prenosa ali obratovanja, je zadostna le čistilna soba razreda ISO 7 (ali razreda C).