Un bioreattore monouso da 200 litri funziona a 4,2 g/l e il team pilota è soddisfatto. Diciotto mesi dopo lo stesso clone entra in un treno inossidabile da 2.000 litri e la centrifuga a dischi si oscura entro quaranta minuti dalla raccolta. La molecola non è cambiata. Il processo è avvenuto.

Lo sviluppo di farmaci biologici è solitamente descritto come un programma scientifico. Nel momento in cui un candidato raggiunge la richiesta di un nuovo farmaco sperimentale, questo diventa anche un programma capitale: linea cellulare, terreni, geometria del bioreattore, resina per cromatografia, volumi tampone, servizi puliti e capacità di riempimento-finitura vengono impegnati anni prima del primo lotto commerciale. Tali impegni sono costosi da annullare, motivo per cui la conversazione sulle apparecchiature appartiene alla fase uno piuttosto che alla fase di progettazione.

Quello che segue esamina il percorso di sviluppo dal lato del processo: cosa richiede ogni fase all'hardware, dove lo scale-up tende a interrompersi e su quali specifiche vale la pena discutere in anticipo.

Cosa deve offrire lo sviluppo di farmaci biologici

Lo sviluppo di farmaci biologici è la sequenza di scoperta, costruzione di linee cellulari, sviluppo di processi e analisi e produzione GMP che converte una molecola prodotta biologicamente in un medicinale approvato e riproducibile.

Un biologico è un farmaco il cui principio attivo è prodotto o derivato da un sistema vivente. La categoria comprende proteine ​​ricombinanti e anticorpi monoclonali, vaccini, prodotti sanguigni, terapie cellulari e geniche e molecole complesse derivate dalla fermentazione come gli oligosaccaridi del latte umano.

Ne conseguono tre conseguenze. Il prodotto è definito dal suo processo, perché la glicosilazione, l'aggregazione, le varianti di carica e i livelli proteici della cellula ospite dipendono tutti da come le cellule sono state coltivate e da come è stata gestita la raccolta. Piccoli cambiamenti di processo possono spostare attributi critici di qualità, quindi il lavoro di comparabilità dopo una modifica è una campagna piuttosto che un promemoria. E il costo dei beni è dominato dalla purificazione e dall’analisi, non dal recipiente di fermentazione, che è il luogo in cui molti budget iniziali vengono mal riposti.

Leggere la tabella al contrario è utile per l'approvvigionamento: ogni riga nella colonna biologica si traduce in un pezzo di attrezzatura, un'utilità o un metodo analitico che deve esistere prima che la fornitura clinica possa essere rilasciata.

A monte: abbina il sistema di espressione alla nave

Lo sviluppo a monte decide se un processo può mantenere un titolo coerente e un profilo di impurità su scala commerciale, e tale risultato dipende dal sistema di espressione, dal bioreattore e da quanto strettamente i due sono abbinati.

Innanzitutto la piattaforma di espressione, poi l'hardware

Le linee di ovaie di criceto cinese portano ancora la maggior parte dei programmi di anticorpi monoclonali, i sistemi microbici rimangono efficienti per frammenti e proteine semplici e il lievito o la fermentazione batterica ora supporta prodotti complessi una volta considerati esclusivamente dei mammiferi. La scelta determina la domanda di ossigeno, la sensibilità al taglio e il regime di pulizia, quindi dovrebbe precedere qualsiasi quotazione della nave.

• Il trasferimento di massa volumetrico deve essere dimostrato su scala più ampia, non estrapolato da un recipiente di vetro da 10 L.
• La potenza assorbita per volume e la velocità della punta della girante impostano la dose di taglio e non sono intercambiabili tra i fornitori.
• I cicli di alimentazione, pH e ossigeno disciolto necessitano di un turndown sufficiente per il fed-batch ad alta densità e per la perfusione.
• La sterilizzazione e la pulizia devono essere convalidate in atto, perché un bioreattore che non può essere pulito in modo affidabile diventa una fonte di contaminazione con una lunga coda.

Su scala pilota la domanda onesta non è quale opzione sia moderna, ma quale opzione sopravviva alla cronologia clinica. Un treno monouso può circolare nel giro di mesi; un treno inossidabile di solito ha bisogno di un anno o più, oltre a un edificio preparato attorno ad esso.

Fermentatore agitato meccanico in acciaio inossidabile su scala pilota Fermentatore in acciaio inossidabile su scala pilota per coltura microbica, con sterilizzazione in situ e controllo touchscreen di temperatura, pH, ossigeno disciolto, agitazione e aerazione. Visualizza il prodotto →

Qualunque sia il percorso scelto, lo skid pilota dovrebbe avere la stessa logica di strumentazione del treno commerciale, perché il trasferimento di tecnologia confronta i dati, non le intenzioni.

Downstream: dove si concentrano costi e sorprese

La lavorazione a valle di solito comporta la maggior parte del costo dei beni per una proteina terapeutica, ed è qui che appaiono per prime le sorprese dello scale-up.

Il vincolo vincolante nella maggior parte delle suite downstream non è la colonna. È il volume di tampone che l'impianto può preparare e il tempo di attesa che il prodotto tollererà durante l'attesa.

Il chiarimento merita un'attenzione particolare, perché la decisione del raccolto si ripercuote a cascata su tutto il treno. Una centrifuga a dischi gestisce un elevato carico di solidi in un ingombro compatto ma espone le cellule al taglio; la filtrazione di profondità è più delicata e facile da ridimensionare, ma consuma mezzi e aggiunge una linea di costo usa e getta. Molti programmi eseguono una combinazione e la scelta dovrebbe essere fatta con il flusso di feed in mano piuttosto che in base a una preferenza generale.

Centrifuga verticale a dischi per la separazione solido-liquido Separatore verticale a dischi ad alta velocità per la chiarificazione di estratti vegetali e brodo di fermentazione, con parti di contatto in acciaio inox e scarico continuo del liquido chiarificato. Visualizza il prodotto →

Le fasi della cromatografia sono specificate dal volume di resina e dall'altezza del letto, ma i limiti pratici riguardano la preparazione del tampone, la capacità del serbatoio e il tempo in cui una colonna può rimanere tra l'eluizione e la pulizia. Tali limiti rientrano nella descrizione del processo prima che lo skid venga ordinato.

Scale-up e trasferimento tecnologico: definire in base al meccanismo

Lo scale-up funziona quando i parametri che controllano la qualità vengono compresi meccanicamente, in modo che possano essere ristabiliti in un recipiente diverso anziché copiati come numeri.

I parametri che viaggiano bene sono il tempo di miscelazione, il coefficiente di trasferimento dell'ossigeno, la potenza assorbita per volume, la velocità della punta, lo stripping dell'anidride carbonica e il profilo di alimentazione. La geometria non si sposta, quindi la stessa girante alla stessa velocità massima in un recipiente più alto fornisce un tempo di miscelazione diverso. Un modello scale-down qualificato è quindi la risorsa più utile che un team di processo può possedere, perché consente di testare le condizioni peggiori senza consumare capacità commerciale.

Di solito sono sufficienti due fasi di progettazione per confermare un trasferimento, a condizione che i criteri di accettazione siano scritti sulla qualità del prodotto e non sul valore di un parametro che ha funzionato su scala pilota. Laddove un parametro deve cambiare, il quadro analitico e l’argomento della comparabilità ne portano la giustificazione.

La scelta delle attrezzature in questa fase merita lo stesso rigore della progettazione del processo e aiuta a rivedere i criteri pratici che separano un sistema di fermentazione utilizzabile da uno difficile. Una lista di controllo strutturata per selezione delle attrezzature per la biofermentazione copre la strumentazione, la pulibilità e la documentazione in un unico passaggio.

Sistema di serbatoi di biofermentazione personalizzato per HMO Sistema di fermentazione personalizzabile che spazia dal laboratorio alla scala industriale, con design asettico e controllo in tempo reale di temperatura, pH, ossigeno disciolto e agitazione per la produzione microbica. Visualizza il prodotto →

La tabella di marcia per lo sviluppo e gli impegni di capitale

I programmi biologici superano cinque cancelli riconoscibili e gli impegni più grandi per le attrezzature vengono solitamente firmati al secondo e al terzo, molto prima che esistano dati cruciali.

La capacità pilota costruita troppo presto è capitale inutilizzato. La capacità pilota costruita troppo tardi è una sperimentazione ritardata. Un treno flessibile che può essere riutilizzato di solito costa meno di entrambi gli errori.

I programmi che collocano diverse operazioni dell'unità in un unico ambito ingegneristico tendono ad abbreviare la messa in servizio, poiché le tubazioni, la strumentazione e le routine di pulizia vengono riconciliate da un unico team. Progetti di fermentazione integrata consegnati in un unico pacchetto, come questo riferimento del progetto di biofermentazione , mostrano come le apparecchiature pilota e di produzione possano condividere una filosofia di controllo fin dall'inizio.

Qualità, GMP e documentazione

Nella produzione di prodotti biologici, la documentazione delle apparecchiature fa parte della presentazione normativa piuttosto che un extra post-vendita.

• Certificati dei materiali secondo EN 10204 3.1 per le parti a contatto con il prodotto, tracciabili tramite numeri di calore.
• Finitura superficiale di 0,4 micron Ra o più fine sulle superfici a contatto con il prodotto, verificata tramite misurazione anziché tramite dichiarazione.
• Convalida della pulizia e della sterilizzazione, compresi test di copertura e controlli di drenabilità.
• Controlli sull'integrità dei dati in linea con 21 CFR Parte 11 e Allegato 11 dell'UE per i record batch elettronici.
• Un pacchetto di qualificazione completo: protocolli FAT, SAT, IQ e OQ con report eseguiti.
• Notifica di controllo delle modifiche, in modo che una revisione del fornitore non diventi una deviazione non segnalata.

Richiedi il pacchetto di documentazione prima della firma dell'ordine di acquisto, non dopo il test di accettazione in fabbrica.

Niente di tutto questo è affascinante e tutto è ispezionato. Una nave con una bella saldatura e nessuna tracciabilità del numero di calore è una scoperta in attesa di essere scritta.

Domande frequenti