Varför är tvåanvändningsflexibilitet ett centralt designelement i dagens bioreaktorer
Vad måste bioreaktorer för småskalig tillverkning vara utformade för att kunna överbrygga klyftan mellan FoU och GMP?
Dagens bioreaktorer tar bort gamla hinder genom att använda sömlös tekniköverföring från forskning till inledande tillverkning. De använder en modulär design som bevarar samma parametrar och kontroller över hela utvecklings- och GMP-processen. Detta garanterar samma cellodlingsförhållanden från små till stora produktionsomfattningar. Denna modularitet minskar tiden för systemvalidering med 40–60 % jämfört med traditionella metoder och undviker de kostsamma och tidskrävande cyklerna som försenar inlämningen av en IND.
Fördelar:
Agilitet: Modulariteten erbjuder ett stort antal experimentella designalternativ med minimal hårdvara
Reglerenlig: Erbjuder efterlevnad av 21 CFR Del 11 genom elektroniska signaturer och granskningsloggar
Skalning nedåt: Mindre system använder samma massöverföring och fluidik som större system
Detta system fungerar bättre och möjliggör snabbare framsteg i utvecklingen.
Effekten av engångsbioreaktorer på tillverkning och processutveckling
Engångsbioreaktorer använder en engångsflödesväg och steriliserade komponenter. Detta snabbar upp processer genom att eliminera rengöringsvalidering och drastiskt minska risken för korskontaminering och produktomställning. De använder en filmteknik som säkerställer en konsekvent blandningsprofil och sympåverkan, vilket ger en celllevförmåga på över 95 % för en volymomfattning på 2–2000 l.
Fördelars påverkan på FoU Påverkan på tillverkning
Risk för kontaminering Nästan nollrisk för korskontaminering Ingen rengöringsvalidering
Hastighet 70 % snabbare batch Omedelbar produktomställning
Kostnad 85 % lägre initiala kostnader Besparingar för anläggningsanpassning på 740 000 USD (Ponemon Institute)
Dessa system är avgörande för accelererad utveckling av biologiska läkemedel för agila bioteknologiföretag i tidiga skeden som utvecklar flera produkter.
Styrda bioreaktorers skaluppskalning och processöverföring
Vad krävs för tekniska skalnedskalningsmodeller, såsom ambr250, för att förutsäga prestandan hos fullskaliga bioreaktorer
En exakt teknisk skala-ned bioreaktor, såsom ambr250, kan återge strömnings- och massöverföringsfenomenen i storskaliga bioreaktorer. Inom ramen för begränsningarna inom bioprocessingenjörskap är utmaningen för ingenjörer att fastställa de optimala driftförhållandena för storskaliga bioreaktorer genom att återge kritiska skaluppförparametrar, såsom omrörning och massöverföring, med hjälp av en liten mängd biomassa. Förhållanden såsom temperatur, pH och löst syre ändras vanligtvis inte under bioprocessdrift. Genom höggenomströmnings bioprocessforskning kan ingenjörer testa ett stort antal förhållanden och generera prediktiva modeller för bioreaktorprestanda vid stora bioreaktorvolymer upp till 2 000 L eller till och med 10 000 L. Denna metod att använda tillgänglig bioprocessforskning är värdefull för att minska potentiella risker vid skaluppförning av bioreaktorer samt för att förkorta tiden till att uppnå god tillverkningspraxis (GMP) inom biotillverkning.
Demonstrerar överförbarheten av bioreaktorprocesser från laboratorium till klinisk och kommersiell skala
Att överföra en process från en skala till en annan kräver en rigorös ansats till iterativ forskningsingenjörskonst för att demonstrera kontrollen och konsekvensen av kritiska kvalitetsattribut, såsom titer, glykosylering och föroreningar, vid varje skala. Valideringen inleds med en riskbedömning av skillnaderna i utrustning (t.ex. sparger, propeller) och forskningsingenjörskonst vid ett antal mellanskala för att optimera kontrollen av tillskott och perfusion. Ett protokoll för tekniköverföring används för att säkerställa samstämmighet mellan avsändande och mottagande parter angående provtagning, godkända analytiska metoder samt etablerade acceptanskriterier. När tekniköverföringen utförs stegvis bibehålls processens konsekvens, och variabiliteten samt den regulatoriska belastningen minimeras. Detta resulterar i att de terapeutiska produkterna är identiska
Fördelar och kostnader med strategiintegration
Minskad valideringsinsats, sofistikerad tekniköverföring och bättre kontroll av föroreningar
En strategi för integration av bioreaktorplattform, med samma bioreaktorsystem i ett företags forskning och utveckling samt liten skala av GMP-produktion i batch, minimerar insatsen för att validera systemen. Samma rengöringsprotokoll och kontrolllogik behöver inte valideras för varje processsteg. Integration av engångsbioreaktorsystem, som tillverkas och förpackas som en uppsättning färdiga bioreaktorkomponenter, bidrar också till att minska risken för föroreningar. Dessutom leder borttagandet av rengöringscykler – och därmed frånvaron av validering av rengöring på plats (CIP) – till samma valideringsinsats. Detta är särskilt användbart för startups och kontraktstjänstföretag som behöver tillverka och leverera kliniska produkter inom kortast möjliga tidsram samtidigt som de upprätthåller efterlevnad av regleringskraven.
Minskad ägarkostnad: Kapitalkostnad, förbrukningsartiklar och utbildningskostnader, samt minskat utrymme som krävs för tillverkning
I en biotillverkningsprocess leder integrationen av engångsbioreaktorsystem i ett företags forskning och utveckling samt liten skala GMP-produktion konsekvent till en positiv bedömning. Kapitalkostnaden sjunker. Det finns inga rostfria fermenter, ångsteriliseringssystem eller rengöring-i-plats- och sterilisering-i-plats-system (CIP/SIP). Även om de immateriella förbrukningsartiklarna utgör en återkommande kostnad, kompenserar de arbetskrafts-, vatten- och energikostnader samt valideringsarbete och anläggningens yta. Standardisering förbättrar utbildning och driftseffektivitet och möjliggör flexibilitet i organisationsstrukturen och arbetslag. För en anläggning som tillverkar flera produkter eller bioläkemedel i varierande skalor minskar ägandekostnaden avsevärt utan att påverka tillverkningsprocessens integritet eller göra processen icke efterlevande av regleringskraven.
Frågor som ofta ställs (FAQ)
Vilka är fördelarna med bioreaktorsystemen jämfört med deras föregångare för R&D- och GMP-produktionsstegen?
Den nya generationen bioreaktorer är utformad för att möjliggöra kontinuerlig överföring av teknik, konsekvens i driftparametrar samt minskning av tiden och arbetet som krävs för validering.
Hur förbättrar engångsbioreaktorer driftseffektiviteten?
Engångsbioreaktorsystem eliminerar risken för korskontaminering, och den för-
Fråga: Varför är det användbart att tillämpa skalnedmodeller i bioprocessning?
Svar: Skalnedmodeller används för att uppskatta produktionsstorskaliga parametrar samtidigt som mängden använt material begränsas. Detta leder slutligen till korrekta uppskattningar och snabbare skalning upp till GMP-tillverkning.
Fråga: På vilket sätt leder en strategi för enhetliga bioreaktorer till lägre kostnader?
A: Enhetliga bioreaktorplattformar håller kostnaderna låga inom flera områden, såsom inköp av anläggningstillgångar, arbetskraft, utbildning, energi, vatten och validering, samtidigt som de konsekvent uppfyller de krävda regleringsstandarderna.
Q: Hur kan en överföring av bioreaktorprocessen lyckas?
A: För att uppnå framgångsrika och förutsägbara resultat över ett brett spektrum av processer, utan behov av ytterligare regleringsgodkännanden, är det viktigt att utföra rigorösa jämförbara studier och riskbedömningar samt att nå en överenskommelse med alla intressenter om de specifika analytiska metoder som ska användas.