Czy zautomatyzowany system TFF można stosować w środowisku obejmującym wiele produktów?

Jeśli pracowałeś w bioprodukcji, rozwoju produktów farmaceutycznych lub laboratoriach biotechnologicznych, przechodząc od badań i rozwoju do produkcji komercyjnej, wiesz, że środowiska obejmujące wiele produktów to nie tylko wygoda — to konieczność. Wiele obiektów, od organizacji opracowujących kontrakty i producentów (CDMO) po średniej wielkości biotechnologie, zajmuje się wieloma produktami obok siebie: przeciwciałami monoklonalnymi (mAb), terapiami genowymi, szczepionkami, a nawet produktami hodowli komórkowych, a wszystkie z nich mają bardzo różne wymagania procesowe. W tym miejscu pojawia się filtracja z przepływem stycznym (TFF). TFF to koń pociągowy w dalszym przetwarzaniu, używany do zatężania, wymiany buforu i klarowania, ale najczęściej słyszę od zarządców obiektów pytanie: Czy zautomatyzowany system TFF poradzi sobie w środowisku obejmującym wiele produktów?

Jako dostawca systemów TFF widziałem z pierwszej ręki, jak ręczne konfiguracje TFF usiłowały dotrzymać kroku wymaganiom przepływów pracy obejmujących wiele produktów – zmienność między partiami, długie czasy przezbrajania i wysokie ryzyko zanieczyszczenia krzyżowego. Kiedy wprowadziliśmy na rynek nasz zautomatyzowany system TFF, zbudowaliśmy go specjalnie po to, aby rozwiązać te problemy, ale chciałem głębiej sprawdzić, czy ta technologia rzeczywiście sprawdza się w przypadku zespołów żonglujących wieloma produktami. Omówmy naukę, zastosowania w świecie rzeczywistym i dowód na to, że zautomatyzowany TFF jest więcej niż zdolny do obsługi elastycznego środowiska obejmującego wiele produktów.

Najpierw spójrzmy na to, dlaczego wieloproduktowe TFF jest tak trudne. Każdy produkt ma unikalne cechy: mAb wymagają wąskich granic masy cząsteczkowej (MWCO) w celu zatężenia i delikatnej wymiany buforu, wektory wirusowe wymagają niskich sił ścinających, aby zachować integralność, a zbiory hodowli komórkowych wymagają skutecznego klarowania bez zatykania błon. Ręczna konfiguracja TFF polega na tym, że operatorzy regulują natężenie przepływu, ciśnienie transbłonowe (TMP) i objętość diafiltracji (DF) pomiędzy partiami – proces jest powolny, niespójny i podatny na błędy ludzkie. W przypadku zakładu wytwarzającego ponad 10 różnych produktów miesięcznie prowadzi to do wydłużenia czasu przezbrajania, co zmniejsza wydajność produkcyjną i zwiększa koszty. Zanieczyszczenie krzyżowe to kolejne poważne ryzyko: resztki produktu z poprzedniej partii pozostawione w rurkach lub filtrach mogą zniszczyć następny produkt o wysokiej wartości, powodując kosztowne przeróbki lub opóźnienia regulacyjne.

W tym miejscu wkracza automatyzacja. Zautomatyzowany system TFF standaryzuje parametry procesu, eliminuje ręczne regulacje i integruje protokoły czyszczenia na miejscu (CIP) i wytwarzania pary na miejscu (SIP), które są krytyczne dla obsługi wielu produktów. Ale spójrzmy szczegółowo na cechy techniczne, które sprawiają, że to działa, ponieważ „automatyzacja” to szerokie pojęcie. Na przykład nasz zautomatyzowany system TFF został zaprojektowany z konfiguracjami modułowymi, które pozwalają zespołom szybko wymieniać filtry, dostosowywać ścieżki przepływu i szybko dostosowywać logikę procesu dla różnych produktów. Nie jest to jednostka uniwersalna; to elastyczna platforma, która dostosowuje się do Twoich produktów, a nie odwrotnie.

Weźmy na przykład kompatybilność membran. Różne zastosowania TFF wykorzystują różne typy i rozmiary membran: mikrofiltracja (MF) do klarowania komórek, ultrafiltracja (UF) do zatężania, a nawet specjalistyczne membrany do usuwania wirusów. Nasza linia obejmujeSystem mikrofiltracji TFFopcje dla produktów opartych na komórkach,System ultrafiltracji TFFdla mAb i stężenia białka, orazSystem TFF w skali pilotażowejjednostki, które można płynnie skalować od prac badawczo-rozwojowych po małe serie komercyjne — wszystkie kompatybilne z naszym oprogramowaniem do automatycznego sterowania. Kluczem jest to, że platforma automatyzacji nie ogranicza Cię do jednego typu membrany; umożliwia zaprogramowanie unikalnych receptur procesów dla każdego produktu, więc po przejściu ze szczepionki na terapię genową możesz pobrać wstępnie zatwierdzoną recepturę dla tego zastosowania bez ręcznej zmiany konfiguracji ciśnienia, przepływu lub diafiltracji.

Spójność procesów to kolejna wielka korzyść dla środowisk obejmujących wiele produktów. Badanie opublikowane wPostęp biotechnologiiodkryli, że ręczne operacje TFF charakteryzowały się do 12% zmienności stężenia produktu między partiami, w porównaniu do mniej niż 2% w przypadku systemów zautomatyzowanych. To przełom, jeśli używasz wielu produktów, ponieważ oznacza to, że każda partia – niezależnie od tego, jaki to produkt – spełnia wymagania prawne (takie jak wytyczne ICH Q7 dotyczące bioprodukcji) bez dodatkowych testów kontroli jakości. W przypadku CDMO obsługującego wielu klientów taka spójność buduje zaufanie: klienci wiedzą, że ich produkt będzie przetwarzany dokładnie tak, jak określono, za każdym razem, nawet jeśli jest to część napiętego harmonogramu obejmującego wiele produktów.

Ale co z zanieczyszczeniem krzyżowym? Jest to główny problem zespołów przełączających się między produktami o bardzo różnych składach. Nasz zautomatyzowany system TFF obejmuje zintegrowane cykle CIP, które są w pełni programowalne, dzięki czemu można dostosować stężenie roztworu CIP, natężenie przepływu i czas kontaktu w oparciu o poprzedni i następny produkt. Na przykład, jeśli przetwarzasz partię mAb o wysokim mianie, system może przeprowadzić 2-godzinny proces CIP z 0,1 M NaOH, następnie przepłukać buforem, a następnie przygotować partię wektora wirusowego za pomocą krótszego, delikatniejszego CIP, który zachowuje integralność kapsydu wektora. Oferujemy równieżElastyczne urządzenia filtrujące z przepływem stycznymz szybkozłączami i obudowami filtrów, które redukują ilość produktu pozostałego w systemie pomiędzy partiami, minimalizując ryzyko przeniesienia nawet podczas przetwarzania produktów o podobnej strukturze.

Widziałem tę pracę na własne oczy u klienta średniej wielkości z branży biotechnologicznej, który wytwarza do badań klinicznych zarówno mAb, jak i wektory wirusa związanego z adenowirusem (AAV). Przed przejściem na zautomatyzowany system TFF spędzali 8 godzin na zmianie partii, przy 5% ryzyku zanieczyszczenia krzyżowego pomiędzy seriami mAb i AAV. Po wdrożeniu naszego Zautomatyzowanego Systemu TFF czas ich przezbrojenia skrócił się do 90 minut, a przypadki skażenia krzyżowego zostały wyeliminowane. Powiedzieli nam, że mogą teraz przetwarzać o 30% więcej partii miesięcznie, ponieważ tracą mniej czasu na ręczne korekty i przeróbki. To ten rodzaj wydajności, który sprawia, że ​​operacje obejmujące wiele produktów są opłacalne.

Oczywiście środowiska obejmujące wiele produktów obejmują również zakresy skali — od małych partii badawczo-rozwojowych (mililitry) po komercyjne partie produkcyjne (tysiące litrów). NaszSystem TFF w skali pilotażowejzostał zaprojektowany tak, aby odzwierciedlać logikę sterowania naszych większych komercyjnych systemów zautomatyzowanych, dzięki czemu zespoły nie muszą ponownie weryfikować procesów podczas zwiększania skali. Ma to kluczowe znaczenie w przypadku obiektów oferujących wiele produktów, które przenoszą produkty z badań i rozwoju do komercjalizacji, jednocześnie wspierając istniejące produkty. Zautomatyzowana platforma zapewnia, że ​​parametry procesu (takie jak TMP, szybkość przepływu krzyżowego i objętość diafiltracji) pozostają spójne w różnych skalach, co skraca czas walidacji i obciążenie regulacyjne.

Ale czy istnieje granica możliwości obsługi zautomatyzowanego TFF w ustawieniach obejmujących wiele produktów? Krótka odpowiedź brzmi: nie, jeśli system został zaprojektowany z myślą o elastyczności. Współpracowaliśmy z klientami, którzy oferują ponad 15 różnych produktów, w tym szczepionki, białka rekombinowane i pożywki do hodowli komórkowych, a wszystko to na tej samej zautomatyzowanej platformie TFF. Kluczem jest to, że system nie jest po prostu zautomatyzowany – jest modułowy, z oprogramowaniem, które można łatwo aktualizować, i komponentami procesu, które można szybko wymieniać. Niektóre nowsze zautomatyzowane systemy integrują się nawet z ogólnozakładowymi systemami LIMS (Laboratory Information Management Systems), aby automatycznie pobierać specyfikacje partii, dzięki czemu operatorzy nie muszą ręcznie wprowadzać parametrów, co jeszcze bardziej zmniejsza ryzyko błędu ludzkiego.

Powszechnym błędnym przekonaniem jest to, że zautomatyzowane systemy TFF są zbyt drogie dla małych zakładów wytwarzających wiele produktów. Jeśli jednak uwzględni się oszczędności wynikające ze skróconego czasu przezbrajania, niższych kosztów pracy, mniejszej liczby poprawek i mniejszego ryzyka kar regulacyjnych, zwrot z inwestycji często osiąga się w ciągu 18–24 miesięcy. W przypadku obiektów, które szybko skalują się lub rozszerzają swoje rurociągi produktów, elastyczność zautomatyzowanego systemu TFF oznacza, że ​​nie muszą inwestować w oddzielne systemy TFF dla każdej linii produktów. Oszczędza to wydatki kapitałowe i powierzchnię – dwa duże ograniczenia dla wielu laboratoriów biotechnologicznych i zakładów produkcyjnych.

Kolejną kwestią do rozważenia jest zgodność z przepisami. Środowiska obejmujące wiele produktów są szczegółowo analizowane przez agencje takie jak FDA i EMA, które wymagają jasnej dokumentacji każdego etapu procesu. Zautomatyzowane systemy TFF automatycznie rejestrują wszystkie parametry — TMP, natężenie przepływu, objętość diafiltracji, cykle CIP — tworząc kompletny, możliwy do sprawdzenia ślad. To ogromna zaleta w porównaniu z konfiguracjami ręcznymi, w których operatorzy muszą rejestrować dane ręcznie, co jest podatne na błędy i luki. W przypadku obiektów przygotowujących się do inspekcji ten poziom dokumentacji może zadecydować o sprawnym przeprowadzeniu audytu lub kosztownym opóźnieniu.

Porozmawiajmy o wydajności w świecie rzeczywistym na innym przykładzie: CDMO specjalizującej się w produkcji wektorów wirusowych do terapii genowych. Produkty te mają wysoką wartość (każda partia może być warta miliony dolarów) i wymagają bardzo delikatnego przetwarzania w celu zachowania integralności wirusa. Przed automatyzacją mieli do czynienia z niską wydajnością partii ze względu na duże siły ścinające wynikające z ręcznej regulacji pomp i długie czasy przetwarzania. Po przejściu na naszSystem ultrafiltracji TFFdzięki automatycznej kontroli ścinania wydajność wektorów wirusowych wzrosła o 22%, a czas przetwarzania skrócono o 35%. Obecnie na tej samej zautomatyzowanej platformie obsługuje 8 różnych produktów wektorów wirusowych, a zmiany zajmują mniej niż godzinę – co byłoby niemożliwe w przypadku ręcznego TFF.

Podsumowując: zautomatyzowany system TFF to nie tylko narzędzie dla obiektów zajmujących się pojedynczym produktem — to dostosowane do indywidualnych potrzeb rozwiązanie zaprojektowane w celu sprostania wyjątkowym wyzwaniom środowisk obejmujących wiele produktów. Standaryzuje spójność procesu, skraca czas przezbrajania, minimalizuje zanieczyszczenia krzyżowe, obsługuje wiele typów membran i skal oraz zapewnia podlegającą audytowi dokumentację wymaganą do zapewnienia zgodności z przepisami. Kluczem jest wybór systemu, którego podstawą jest elastyczność, a nie tylko automatyzacja dla samej automatyzacji.

Jeśli zarządzasz obiektem oferującym wiele produktów i masz dość wąskich gardeł, zmienności i ryzyka związanych z ręcznym TFF, zachęcam Cię do zapoznania się z zautomatyzowanymi rozwiązaniami TFF, które zostały zaprojektowane specjalnie dla Twoich potrzeb. Niezależnie od tego, czy pracujesz nad badaniami i rozwojem na małą skalę, partiami pilotażowymi czy produkcją komercyjną, elastyczny zautomatyzowany system TFF może pomóc zwiększyć przepustowość, obniżyć koszty i skalować rurociąg produktów bez problemów związanych z tradycyjnymi konfiguracjami TFF.

Aby dowiedzieć się więcej o tym, jak zautomatyzowany system TFF może wesprzeć operacje obejmujące wiele produktów, skontaktuj się z nami, aby umówić się na konsultację i zobaczyć nasze systemy w działaniu. Jesteśmy tutaj, aby pomóc Ci znaleźć odpowiednie rozwiązanie dla Twoich konkretnych produktów i potrzeb w zakresie przepływu pracy.

Referencje

1. Ratledge, C. i Kristiansen, B. (2001). Biotechnologia: kompleksowy traktat, tom 10: Bioprzetwarzanie. Wiley-Blackwell.
2. Todd, P. i Riggs, C. (2007). Automatyzacja w przetwarzaniu biofarmaceutycznym: korzyści i najlepsze praktyki.Journal of innowacji farmaceutycznych, 2(3), 167–175.
3. EMA. (2018). Wytyczne dotyczące ciągłej produkcji produktów leczniczych stosowanych u ludzi. Europejska Agencja Leków.
4. Liddell, JM (2001). Filtracja z przepływem stycznym do zastosowań biotechnologicznych.Postępy biotechnologii, 19(2), 127–157.