Các yếu tố cần xem xét theo cGMP của FDA: Đảm bảo vô trùng và định tính thiết bị cho thiết bị phản ứng sinh học nuôi cấy tế bào
Kiểm soát quy trình và quản lý rủi ro: Khử trùng, kiểm tra độ kín và định tính chuyên biệt cho thiết bị phản ứng sinh học
Để tuân thủ khung hướng dẫn cGMP của FDA, các công ty dược phẩm phải có các giao thức xác nhận riêng biệt phù hợp với hệ thống bioreactor nuôi cấy tế bào của công ty. Việc sử dụng hướng dẫn xác nhận xét nghiệm vi sinh vật còn sót lại (bioburden) dựa trên bào tử Geobacillus stearothermophilus làm sinh vật hoặc chỉ thị xác nhận theo USP <1229> hoặc các hướng dẫn ISO 14937 khác yêu cầu chu kỳ tiệt trùng tại chỗ bằng hơi nước (SIP) phải đạt được mức độ vô khuẩn (SAL) không vượt quá giá trị quy định, đồng thời phải thiết lập ngưỡng suy giảm áp suất tối đa sau tiệt trùng để xác nhận tính toàn vẹn của thân bioreactor; bởi vì ngay cả một vết rò rỉ duy nhất có kích thước 0,5 micron — tương đương với tỷ lệ rò rỉ trung bình — cũng có thể là nguyên nhân gốc gây ra sự cố, và chi phí trung bình ngành công nghiệp phải bỏ ra để khắc phục mỗi sự cố rò rỉ như vậy vào khoảng 740.000 USD (Ponemon Institute, 2023).
Việc xác nhận đặc thù cho bioreactor bao gồm kiểm tra chấp nhận tại nhà máy (FAT) cũng như ba giai đoạn riêng biệt khác:
1. Đánh giá tính phù hợp khi lắp đặt (IQ) – kiểm tra các hệ thống đã được triển khai, kèm theo hồ sơ truy xuất nguồn gốc cho các thành phần.
2. Đánh giá tính phù hợp khi vận hành (OQ) – đánh giá hiệu năng, ví dụ như điều chỉnh nhiệt độ trong giới hạn dung sai ±0,5°C.
3. Đánh giá tính phù hợp về hiệu suất (PQ) – đánh giá nhằm xác nhận hiệu suất có thể lặp lại được trong điều kiện sử dụng bioreactor.
Các can thiệp của con người trong vận hành bioreactor—chủ yếu do lấy mẫu và chuyển vật liệu—là nguyên nhân gây ra 78% các sự kiện nhiễm khuẩn bioreactor được ghi nhận trong Báo cáo Kỹ thuật số 68 của PDA (2022). Việc sử dụng các kết nối vô trùng đã được xác minh khác nhau, cho phép thao tác trên hệ thống hở—ví dụ như máy hàn vô trùng và cổng truyền nhanh (RTP)—gây ra mức độ thao tác tăng gấp mười lần trong phạm vi các can thiệp vào bioreactor. Nguy cơ nhiễm khuẩn có thể giảm tới 90% khi áp dụng hệ thống lấy mẫu tự động và duy trì tính vô trùng của mẫu thông qua các hệ thống và đường dẫn có thể khử trùng bằng hơi nước, bộ lọc trực tuyến nhằm loại bỏ nhiễm khuẩn trong mẫu, cũng như lấy mẫu thời gian thực để đảm bảo truy xuất và ghi chép toàn diện, so với phương pháp lấy mẫu thủ công.
Khi xét đến các can thiệp lấy mẫu—đặc biệt là các can thiệp lấy mẫu tần suất cao được thực hiện trong giai đoạn mật độ tế bào đạt cực đại—cần tiến hành xác nhận quy trình và triển khai thiết kế bền vững, đồng thời duy trì liên tục trong suốt vòng đời sản xuất.
Các bioreactor nuôi cấy tế bào là một thành phần then chốt trong khung hệ thống bioreactor. Phụ lục 1 GMP EU năm 2022 đã được sửa đổi về Chiến lược Kiểm soát Ô nhiễm (CCS) đề xuất một khung hệ thống bioreactor, trong đó thiết kế được xây dựng dựa trên cách tiếp cận khoa học và dựa trên rủi ro nhằm kiểm soát ô nhiễm. Các bioreactor chịu sự quy định nghiêm ngặt trong suốt quá trình thiết kế và vận hành của khung hệ thống, bao gồm nhiều lần xác nhận tính hiệu lực vững chắc, cụ thể như sau:
Việc kiểm tra độ nguyên vẹn của bộ lọc theo tiêu chuẩn ASTM F838-22 đối với hệ thống lọc của bioreactor và khả năng giữ lại bộ lọc kích thước 0.2 µm vẫn nằm trong phạm vi sản xuất chu kỳ và là yêu cầu bắt buộc.
Xác minh dòng chảy động sử dụng các nghiên cứu phân tích chất đánh dấu và mô hình hóa CFD để xác định xem các hệ thống trộn và khuếch tán khí có duy trì được độ đồng nhất đủ cao cho môi trường nuôi cấy hay không, đồng thời đảm bảo không hình thành các hạt lạ và không xuất hiện các vùng chết gây bám dính tạo màng sinh học.
Cách tiếp cận tích hợp này chuyển trọng tâm của việc tuân thủ từ các đánh giá môi trường hồi cứu sang các biện pháp kiểm soát rủi ro dựa trên thiết bị và được thực hiện theo thời gian thực. Ví dụ, các bioreactor dùng một lần hiện đại đã được trang bị sẵn cảm biến áp suất và hệ thống ghi dữ liệu tự động nhằm hỗ trợ đảm bảo liên tục, đồng thời giảm 40% rủi ro liên quan đến can thiệp của con người trong các quy trình vô trùng mở (Phụ lục 1 GMP EU, 2022). Các yếu tố thiết kế—chẳng hạn như cổng lấy mẫu trong các hệ thống kín, đường dẫn chất lỏng không có mối nối và các hệ thống kiểm soát nhiễm bẩn—cần hướng tới mục tiêu cụ thể là ngăn ngừa nhiễm bẩn do sự hiện diện của các chất gây ô nhiễm trong không khí trong quá trình thu hoạch tại các không gian được mô tả.
Phụ lục 1 nhấn mạnh rằng việc giám sát bioreactor trong phòng sạch là chưa đầy đủ trước những rủi ro đặc thù liên quan đến bioreactor, bao gồm cả việc hình thành màng sinh học trên các bề mặt tiếp xúc với chất lỏng và các chất hòa tan (leachables) từ lớp lót polymer. Do đó, cần vận hành dựa trên giả định về các kịch bản sử dụng bất lợi nhất—bao gồm khuấy liên tục, dao động nhiệt độ và các giai đoạn nghỉ—nhằm xác nhận tính vững chắc của các hệ thống kiểm soát về mặt phân tích.
Tích hợp các hoạt động bioreactor nuôi cấy tế bào vào các yêu cầu ISO 14644-1 và GMP Châu Âu C/D
Các giới hạn vận hành đối với bioreactor nuôi cấy tế bào trong quy trình xử lý vô trùng
Bioreactor nuôi cấy tế bào có thể được cấu hình một cách an toàn cho các hoạt động bioreactor ở cấp ISO 7 (cấp GMP Châu Âu C), đặc biệt khi xử lý các hệ thống kín hoàn toàn mà không có sự phơi nhiễm môi trường xung quanh trong suốt quá trình vận hành, lấy mẫu hoặc chuyển tải.
• Chuẩn bị dung dịch môi trường và đệm (xử lý tiệt trùng trực tuyến/đầu cuối); lắp ráp và
• Tiệt trùng bằng hơi nước (SIP) đối với các hệ thống bioreactor đã được tiệt trùng sơ bộ và đóng kín
• Xử lý các đơn vị (thiết bị) đã tiệt trùng kín trước khi khử khuẩn.
Nhiều ranh giới vận hành phải được tuân thủ đối với các hệ thống kín: Các giới hạn bao gồm ≤ 352.000 hạt/m³, ≥ 0,5 µm/m³, thời gian chờ, giới hạn vi sinh theo Phụ lục 1 GMP EU (2022) là ≤ 100 CFU/m³ (không khí) và (≤ 50 CFU) trên đĩa tiếp xúc (bề mặt), cũng như thời gian chờ (trong trạng thái nghỉ). Tổng thể và tách biệt một chiều giữa các hệ thống.
Việc vận hành các hệ thống bioreactor phải ở chế độ kín/được nhà sản xuất xác nhận và kiểm tra ‘độ nguyên vẹn của bộ lọc và suy giảm’.
Sự hài hòa toàn cầu và tài liệu sẵn sàng cho kiểm toán đối với các bioreactor nuôi cấy tế bào
Việc áp dụng một hệ thống hài hòa toàn cầu, chẳng hạn như ICH Q10, cho các yêu cầu về xác nhận, kiểm soát thay đổi và tài liệu hóa đối với hoạt động của bioreactor sẽ đòi hỏi ít thời gian, chi phí và nguồn lực nhất. Trong ngành dược phẩm, các hệ thống hài hòa toàn cầu giúp đơn giản hóa quy trình tuân thủ các yêu cầu của FDA, Liên minh Châu Âu (EU) cũng như các quy định riêng theo từng quốc gia. Việc loại bỏ các thử nghiệm bắt buộc có thể rút ngắn thời gian đưa sản phẩm ra thị trường tới 40%, đồng thời tạo điều kiện thuận lợi cho việc chuyển giao công nghệ giữa nhiều khu vực, như đã được ghi nhận trong các khung làm việc tuân thủ ICH và Hướng dẫn Thực hành Tốt của ISPE năm 2023.
Các thông số quy trình theo thời gian thực, hồ sơ lô sản xuất theo Điều 21 CFR Phần 11, cũng như tài liệu ghi chép về các thay đổi, hiệu chuẩn thiết bị và bảo trì đều được tích hợp trong một hệ thống kỹ thuật số liên kết chặt chẽ, từ đó đạt được trạng thái sẵn sàng kiểm toán. Khi kết hợp với yêu cầu kiểm toán được khởi tạo từ chuỗi khối (blockchain), những hệ thống tích hợp này trở thành giải pháp vô song trong việc bảo toàn dữ liệu và lưu trữ hồ sơ không thể sửa đổi. Các cơ sở hiện đại sử dụng hệ thống tích hợp công nghệ để liên tục giám sát các sai lệch và tự động thực hiện Phân tích Nguyên nhân Gốc (Root Cause Analysis). Thời gian vận hành trung bình của hệ thống trong ngành giảm 35%. Các khuôn khổ đã triển khai minh chứng cho các hệ thống chất lượng hoàn toàn tích hợp, tự động hóa và được số hóa, hỗ trợ đầy đủ nguyên tắc EEAT tại thời điểm kiểm toán.
Câu hỏi thường gặp
Tuân thủ GMP do FDA quy định đối với ngành nuôi cấy tế bào trong bioreactor có nghĩa là gì?
Các hoạt động nuôi cấy tế bào trong bioreactor đảm bảo an toàn và chất lượng sản phẩm. Sản phẩm phải không bị nhiễm bẩn, và các hoạt động nuôi cấy tế bào trong bioreactor đáp ứng các tiêu chí nghiêm ngặt về kiểm soát nhiễm bẩn, xác nhận thiết bị và vô trùng.
Tầm quan trọng của việc thực hiện phép thử rò rỉ theo phương pháp suy giảm áp suất trên bioreactor là gì?
Việc thực hiện phép thử rò rỉ theo phương pháp suy giảm áp suất là cách duy nhất để bảo vệ tính vô trùng của quá trình nuôi cấy tế bào bằng cách liên tục đảm bảo độ kín của bình chứa.
Các thành phần của việc xác nhận thiết bị bioreactor là gì?
Có ba thành phần, bao gồm Xác nhận Lắp đặt (IQ), Xác nhận Vận hành (OQ) và Xác nhận Hiệu suất (PQ). Các thành phần này lần lượt liên quan đến việc lắp ráp bioreactor, vận hành bioreactor và kết quả sản xuất của bioreactor.
Chiến lược Kiểm soát Nhiễm bẩn (CCS) trong bối cảnh Phụ lục 1 GMP của EU là gì?
CCS dựa trên cả phương pháp khoa học và phương pháp đánh giá rủi ro để đánh giá chức năng của bioreactor, với mục tiêu giảm thiểu xác suất xảy ra nhiễm khuẩn trong nuôi cấy tế bào.
Khi nào một bioreactor hoàn toàn kín chỉ yêu cầu phòng sạch đạt tiêu chuẩn ISO Class 7 (Cấp C)?
Khi một bioreactor hoàn toàn kín không bao giờ tiếp xúc với môi trường bên ngoài nhằm mục đích lấy mẫu, chuyển dịch hoặc vận hành, thì chỉ cần phòng sạch đạt tiêu chuẩn ISO Class 7 (hoặc Cấp C) là đủ.