ข้อพิจารณาตามข้อกำหนด cGMP ของ FDA: การประกันความเป็นสเตอริลและกระบวนการรับรองความเหมาะสมของอุปกรณ์สำหรับไบโอรีแอคเตอร์สำหรับการเพาะเลี้ยงเซลล์
การควบคุมกระบวนการและการจัดการความเสี่ยง: การทำให้เป็นสเตอริล การทดสอบการรั่วซึม และการรับรองความเหมาะสมเฉพาะสำหรับไบโอรีแอคเตอร์
เพื่อให้สอดคล้องกับกรอบแนวทางการปฏิบัติงานที่ดีในการผลิตยา (cGMP) ของสำนักงานคณะกรรมการอาหารและยาสหรัฐอเมริกา (FDA) บริษัทยาจำเป็นต้องมีโปรโตคอลการตรวจสอบความถูกต้องที่ออกแบบเฉพาะสำหรับระบบไบโอเรแอคเตอร์สำหรับการเพาะเลี้ยงเซลล์ของบริษัทตนเอง โดยใช้แนวทางการตรวจสอบความถูกต้องของการทดสอบไบโอบาร์เดน (Bioburden testing) ที่อิงตามสปอร์ของ Geobacillus stearothermophilus เป็นสิ่งมีชีวิตหรือตัวบ่งชี้สำหรับการตรวจสอบความถูกต้องตามมาตรฐาน USP <1229> หรือแนวทาง ISO 14937 อื่นๆ วงจรการฆ่าเชื้อด้วยไอน้ำในสถานที่ (steam-in-place: SIP) ต้องสามารถบรรลุค่า SAL (Sterility Assurance Level) ไม่เกินค่าที่กำหนด และต้องกำหนดค่าการลดลงสูงสุดของแรงดันหลังการฆ่าเชื้อ (post-sterilization pressure decay) เพื่อยืนยันความสมบูรณ์ของภาชนะไบโอเรแอคเตอร์ เนื่องจากแม้เพียงรอยรั่วเดียวที่มีขนาด 0.5 ไมครอน ซึ่งเป็นอัตราเฉลี่ยของรอยรั่ว ก็อาจเป็นสาเหตุหลักของเหตุการณ์ที่ไม่พึงประสงค์ได้ และต้นทุนเฉลี่ยที่อุตสาหกรรมต้องใช้ในการแก้ไขแต่ละเหตุการณ์ดังกล่าวอยู่ที่ประมาณ 740,000 ดอลลาร์สหรัฐ (Ponemon Institute, 2023)
การรับรองความเหมาะสมเฉพาะสำหรับไบโอเรแอคเตอร์ประกอบด้วยการทดสอบการรับรองที่โรงงาน (Factory Acceptance Testing: FAT) รวมทั้งอีกสามระยะที่แยกจากกันอย่างชัดเจน:
1. การรับรองการติดตั้ง (IQ) — การตรวจสอบระบบต่างๆ ที่มีอยู่ พร้อมเอกสารย้อนกลับได้สำหรับชิ้นส่วนต่างๆ
2. การรับรองการปฏิบัติงาน (OQ) — การประเมินประสิทธิภาพ เช่น การควบคุมอุณหภูมิภายในช่วงความคลาดเคลื่อน ±0.5°C
3. การรับรองประสิทธิภาพ (PQ) — การประเมินเพื่อยืนยันว่าสามารถให้ผลลัพธ์ที่ซ้ำซ้อนกันได้ภายใต้สภาวะการใช้งานจริงของไบโอรีแอคเตอร์
การแทรกแซงของมนุษย์ในการดำเนินงานของไบโอรีแอคเตอร์—ส่วนใหญ่เกิดจากการเก็บตัวอย่างและการถ่ายโอนวัสดุ—เป็นสาเหตุของเหตุการณ์การปนเปื้อนในไบโอรีแอคเตอร์ร้อยละ 78 ตามที่บันทึกไว้ในรายงานเทคนิคฉบับที่ 68 ของ PDA (2022) การใช้ข้อต่อแบบปลอดเชื้อที่ผ่านการตรวจสอบและรับรองแล้วซึ่งสามารถดำเนินการภายในระบบที่เปิดได้ เช่น เครื่องเชื่อมแบบปลอดเชื้อ (sterile welders) และพอร์ตถ่ายโอนอย่างรวดเร็ว (RTPs) ส่งผลให้จำนวนการจัดการภายในขอบเขตของการแทรกแซงไบโอรีแอคเตอร์เพิ่มขึ้นเป็นลำดับหนึ่ง (order of magnitude) ความเสี่ยงจากการปนเปื้อนสามารถลดลงได้สูงสุดถึงร้อยละ 90 เมื่อใช้ระบบการเก็บตัวอย่างแบบอัตโนมัติและรักษาความปลอดเชื้อของตัวอย่างผ่านระบบและเส้นทางที่สามารถทำให้ปลอดเชื้อด้วยไอน้ำ (steam-sterilizable systems and pathways) ตัวกรองแบบติดตั้งในสายการผลิต (in-line filters) เพื่อกำจัดการปนเปื้อนจากตัวอย่าง และการเก็บตัวอย่างแบบเรียลไทม์เพื่อการติดตามและบันทึกข้อมูลอย่างครอบคลุม เมื่อเทียบกับการเก็บตัวอย่างด้วยมือ
เมื่อพิจารณาการแทรกแซงด้านการเก็บตัวอย่าง—โดยเฉพาะการเก็บตัวอย่างบ่อยครั้งในช่วงที่ความหนาแน่นของเซลล์สูงสุด—จำเป็นต้องดำเนินการตรวจสอบและรับรองกระบวนการ (process validation) รวมทั้งออกแบบระบบให้มีความแข็งแรงสม่ำเสมอ (robust design) และรักษามาตรฐานการออกแบบนี้ไว้ตลอดวงจรการผลิตทั้งหมด
เครื่องปฏิกรณ์ชีวภาพสำหรับการเพาะเลี้ยงเซลล์ถือเป็นองค์ประกอบหลักสำคัญหนึ่งของกรอบการทำงานของเครื่องปฏิกรณ์ชีวภาพ ภาคผนวกที่ 1 ฉบับปรับปรุงปี 2022 ของข้อกำหนดด้านการผลิตยาที่ดีของสหภาพยุโรป (EU GMP) ว่าด้วยกลยุทธ์การควบคุมการปนเปื้อน (CCS) เสนอกรอบการทำงานของเครื่องปฏิกรณ์ชีวภาพที่จัดโครงสร้างการออกแบบตามแนวทางเชิงวิทยาศาสตร์และประเมินความเสี่ยงเพื่อการควบคุมการปนเปื้อน เครื่องปฏิกรณ์ชีวภาพมีข้อกำหนดที่เข้มงวดอย่างมาก รวมถึงการตรวจสอบและรับรองความถูกต้องที่มีความแข็งแกร่งหลายครั้ง ตลอดกระบวนการออกแบบและผลลัพธ์ของกรอบการทำงานนี้ ดังนี้:
การทดสอบความสมบูรณ์ของตัวกรองด้วยมาตรฐาน ASTM F838-22 สำหรับระบบกรองของเครื่องปฏิกรณ์ชีวภาพ และความสามารถในการกักเก็บตัวกรองขนาด 0.2 ไมครอน ยังคงอยู่ในขอบเขตของการผลิตแบบหมุนเวียน และเป็นข้อบังคับที่ต้องปฏิบัติ
การยืนยันการไหลแบบไดนามิกใช้การศึกษาเชิงวิเคราะห์ด้วยสารติดตามและการจำลองด้วยแบบจำลองการไหลเชิงคอมพิวเตอร์ (CFD) เพื่อกำหนดว่า ระบบการผสมและการฉีดอากาศ (sparging) สามารถรักษาความสม่ำเสมอของสื่อเพาะเลี้ยงให้เพียงพอได้หรือไม่ โดยไม่มีการเกิดอนุภาคใดๆ และไม่มีบริเวณที่ไม่มีการไหล (dead zones) ซึ่งอาจก่อให้เกิดคราบชีวภาพ (biofilm)
แนวทางแบบบูรณาการนี้ย้ายจุดเน้นของการปฏิบัติตามข้อกำหนดออกจากประเมินผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อมย้อนหลัง มาสู่การควบคุมความเสี่ยงแบบเรียลไทม์ที่อิงกับอุปกรณ์ ตัวอย่างเช่น ไบโอรีแอคเตอร์แบบใช้ครั้งเดียวสมัยใหม่มีทรานสดิวเซอร์วัดแรงดันในตัวและระบบบันทึกข้อมูลอัตโนมัติที่พร้อมใช้งาน เพื่อสนับสนุนการรับรองความมั่นใจอย่างต่อเนื่อง รวมทั้งลดความเสี่ยงที่เกี่ยวข้องกับการเข้าไปแทรกแซงของมนุษย์ในกระบวนการปลอดเชื้อแบบเปิดลงได้ถึงร้อยละ 40 (EU GMP Annex 1, 2022) องค์ประกอบในการออกแบบ เช่น พอร์ตสำหรับการเก็บตัวอย่างในระบบที่ปิด ทางเดินของของเหลวที่ไม่มีรอยต่อ และระบบควบคุมการปนเปื้อน ควรออกแบบให้บรรลุผลลัพธ์ตามที่อธิบายไว้ กล่าวคือ ป้องกันไม่ให้เกิดการปนเปื้อนจากมลพิษในอากาศระหว่างขั้นตอนการเก็บเกี่ยว
ภาคผนวก 1 เน้นย้ำว่าการตรวจสอบและควบคุมห้องสะอาดสำหรับไบโอรีแอคเตอร์นั้นไม่เพียงพอต่อความเสี่ยงเฉพาะที่เกิดขึ้นกับไบโอรีแอคเตอร์ ซึ่งรวมถึงการก่อตัวของไบโอฟิล์มบนพื้นผิวที่สัมผัสกับของเหลว และสารที่ละลายออกมา (leachables) จากชั้นโพลิเมอร์ภายในดังนั้น จึงจำเป็นต้องดำเนินการภายใต้สมมุติฐานสถานการณ์การใช้งานที่เลวร้ายที่สุด ได้แก่ การกวนอย่างต่อเนื่อง การเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิเกินขอบเขตที่กำหนด และช่วงเวลาหยุดนิ่ง เพื่อยืนยันความแข็งแกร่งในการวิเคราะห์ของระบบควบคุม
การดำเนินการไบโอรีแอคเตอร์สำหรับการเพาะเลี้ยงเซลล์ภายใต้ข้อกำหนด ISO 14644-1 และข้อกำหนด EU GMP ระดับ C/D
ขอบเขตการปฏิบัติงานสำหรับไบโอรีแอคเตอร์เพื่อการเพาะเลี้ยงเซลล์ในการประมวลผลแบบปลอดเชื้อ
ไบโอรีแอคเตอร์เพื่อการเพาะเลี้ยงเซลล์สามารถติดตั้งและจัดวางได้อย่างปลอดภัยสำหรับการดำเนินการไบโอรีแอคเตอร์ในระดับ ISO Class 7 (EU GMP Grade C) โดยเฉพาะอย่างยิ่งสำหรับการประมวลผลระบบที่ปิดสนิททั้งหมด ซึ่งไม่มีการสัมผัสกับสิ่งแวดล้อมภายนอกเลยระหว่างการดำเนินการ การเก็บตัวอย่าง หรือการถ่ายโอน
• การเตรียมสารละลายสื่อและบัฟเฟอร์ (ผ่านกระบวนการฆ่าเชื้อแบบต่อเนื่องหรือแบบปลายทาง) การประกอบและ
• การทำ SIP (Steam-in-Place) ต่อระบบไบโอรีแอคเตอร์ที่ผ่านการฆ่าเชื้อและปิดผนึกเรียบร้อยแล้ว
• การจัดการหน่วยที่ผ่านการฆ่าเชื้อแบบปิด (อุปกรณ์) ก่อนการทำให้ปลอดเชื้อ
ต้องปฏิบัติตามขอบเขตการดำเนินงานหลายประการสำหรับระบบที่ปิด: ข้อจำกัดรวมถึงปริมาณอนุภาค ≤ 352,000 อนุภาค/ลูกบาศก์เมตร ขนาด ≥ 0.5 ไมโครเมตร/ลูกบาศก์เมตร เวลาแฝง (latency) ข้อกำหนดด้านจุลินทรีย์ตามข้อบังคับ EU GMP Annex 1 (2022) ซึ่งกำหนดให้มีจุลินทรีย์ ≤ 100 CFU/ลูกบาศก์เมตร (ในอากาศ) และ ≤ 50 CFU บนแผ่นสัมผัส (contact plate) (บนพื้นผิว) รวมทั้งเวลาแฝง (ในระหว่างสถานะพัก) การแยกระบบอย่างสมบูรณ์และแบบทางเดียว
การดำเนินงานของระบบไบโอรีแอคเตอร์ต้องเป็นแบบปิด ซึ่งผู้ผลิตต้องยืนยัน และต้องผ่านการทดสอบ “ความสมบูรณ์ของตัวกรองและการเสื่อมสภาพ”
การประสานมาตรฐานระดับโลกและการจัดทำเอกสารที่พร้อมสำหรับการตรวจสอบสำหรับไบโอรีแอคเตอร์เพาะเลี้ยงเซลล์
การใช้ระบบการประสานงานระดับโลก เช่น ICH Q10 สำหรับการตรวจสอบความถูกต้อง การควบคุมการเปลี่ยนแปลง และข้อกำหนดด้านเอกสารสำหรับการดำเนินงานของไบโอรีแอคเตอร์ จะทำให้ใช้เวลา เงินทุน และทรัพยากรน้อยที่สุด ในอุตสาหกรรมยา ระบบการประสานงานระดับโลกช่วยทำให้กระบวนการของสำนักงานคณะกรรมการอาหารและยาสหรัฐอเมริกา (FDA) สหภาพยุโรป (EU) และกฎระเบียบเฉพาะประเทศต่างๆ ง่ายขึ้น ความไม่จำเป็นต้องทำการทดสอบที่กำหนดไว้จะช่วยลดระยะเวลาในการนำผลิตภัณฑ์ออกสู่ตลาดได้มากถึงร้อยละ 40 และยังส่งเสริมการถ่ายโอนเทคโนโลยีไปยังหลายภูมิภาค ซึ่งมีการบันทึกไว้ในกรอบแนวทางที่สอดคล้องกับ ICH และคู่มือปฏิบัติที่ดีของ ISPE ฉบับปี 2023
พารามิเตอร์แบบเรียลไทม์ของกระบวนการ บันทึกชุดการผลิตตามข้อกำหนด 21 CFR ส่วนที่ 11 การจัดทำเอกสารเกี่ยวกับการเปลี่ยนแปลงและการสอบเทียบอุปกรณ์ รวมถึงการบำรุงรักษา ทั้งหมดนี้อยู่ภายในระบบดิจิทัลที่เชื่อมต่อกันอย่างไร้รอยต่อ ซึ่งส่งผลให้พร้อมสำหรับการตรวจสอบ (audit readiness) อย่างสมบูรณ์ เมื่อรวมเข้ากับคำร้องขอการตรวจสอบจากบล็อกเชน ระบบที่ผสานรวมกันนี้จะมีความเหนือกว่าในด้านการรักษาความสมบูรณ์ของข้อมูลและบันทึกที่ไม่สามารถปลอมแปลงได้ (tamper-proof records) สถาน facility สมัยใหม่ใช้ระบบหนึ่งที่ผสานเทคโนโลยีเพื่อติดตามความเบี่ยงเบน (deviations) อย่างต่อเนื่อง และผสานเข้ากับระบบวิเคราะห์สาเหตุหลัก (Root Cause Analysis) โดยอัตโนมัติ เวลาเฉลี่ยของระบบในอุตสาหกรรมลดลง 35% กรอบงานที่นำมาใช้งานจริงแสดงให้เห็นถึงระบบคุณภาพที่ผสานรวมอย่างสมบูรณ์ ทำงานโดยอัตโนมัติ และขับเคลื่อนด้วยดิจิทัล ซึ่งสนับสนุนหลักการ EEAT ณ เวลาที่มีการตรวจสอบ
คำถามที่พบบ่อย
การปฏิบัติตามข้อกำหนด FDA cGMP สำหรับอุตสาหกรรมเพาะเลี้ยงเซลล์ในไบโอรีแอคเตอร์ หมายความว่าอย่างไร?
การดำเนินงานของระบบเพาะเลี้ยงเซลล์ในไบโอรีแอคเตอร์ช่วยรักษาความปลอดภัยและคุณภาพของผลิตภัณฑ์ ผลิตภัณฑ์ที่ได้ต้องปราศจากสิ่งปนเปื้อน และการดำเนินงานของไบโอรีแอคเตอร์สำหรับการเพาะเลี้ยงเซลล์ต้องเป็นไปตามเกณฑ์ที่เข้มงวดในการควบคุมสิ่งปนเปื้อน การรับรองอุปกรณ์ (Equipment Qualification) และความปลอดเชื้อ (Sterility)
เหตุใดจึงจำเป็นต้องดำเนินการทดสอบการรั่วไหลด้วยวิธีการลดความดัน (Pressure Decay Leak Test) บนไบโอรีแอคเตอร์
การดำเนินการทดสอบการรั่วไหลด้วยวิธีการลดความดันเป็นวิธีเดียวที่จะรับประกันความปลอดเชื้อของกระบวนการเพาะเลี้ยงเซลล์ โดยการยืนยันอย่างต่อเนื่องถึงความสมบูรณ์ของภาชนะบรรจุ (Containment Vessel)
องค์ประกอบของการรับรองอุปกรณ์ไบโอรีแอคเตอร์มีอะไรบ้าง
มีสามองค์ประกอบ ได้แก่ การรับรองการติดตั้ง (Installation Qualification: IQ) การรับรองการปฏิบัติงาน (Operational Qualification: OQ) และการรับรองประสิทธิภาพ (Performance Qualification: PQ) ซึ่งแต่ละองค์ประกอบเกี่ยวข้องกับการประกอบไบโอรีแอคเตอร์ การปฏิบัติงานของไบโอรีแอคเตอร์ และผลลัพธ์จากการผลิตของไบโอรีแอคเตอร์ตามลำดับ
กลยุทธ์การควบคุมสิ่งปนเปื้อน (Contamination Control Strategies: CCS) ตามบทผนวก 1 ของแนวทางการปฏิบัติที่ดีในการผลิตยาของสหภาพยุโรป (EU GMP Annex 1) คืออะไร
CCS ใช้ทั้งวิธีการทางวิทยาศาสตร์และวิธีการประเมินความเสี่ยงในการประเมินประสิทธิภาพของไบโอรีแอคเตอร์ โดยมีเป้าหมายเพื่อลดความน่าจะเป็นของการปนเปื้อนในกระบวนการเพาะเลี้ยงเซลล์ให้น้อยที่สุด
เมื่อใดที่ไบโอรีแอคเตอร์แบบปิดสนิทอย่างสมบูรณ์จึงจำเป็นต้องใช้ห้องสะอาดระดับ ISO Class 7 (เกรด C) เท่านั้น?
เมื่อไบโอรีแอคเตอร์แบบปิดสนิทอย่างสมบูรณ์ไม่สัมผัสกับสภาพแวดล้อมภายนอกเลยในการเก็บตัวอย่าง การถ่ายโอน หรือการดำเนินงาน ห้องสะอาดระดับ ISO Class 7 (หรือเกรด C) ก็เพียงพอแล้ว