Vývoj bioprocesů ve farmaceutickém průmyslu

V globálním zdravotnictví hrají nyní klíčovou roli léčivé přípravky vyráběné z biologických molekul v biofarmaceutických provozech. Vývoj biologických léků je složitý a nákladný projekt, který trvá až do uvedení léku na trh často v průměru 12 let.

Nebývalý nárůst poptávky po nových biologických léčivých látkách vytváří na biovýrobce velký tlak, aby urychlili vývoj produktů, rychle rozšířili výrobu, a přitom maximálně využili stávající provozy.

Farmaceutické společnosti musí dnes vyrábět léky v robustních a spolehlivých provozech, do nichž jsou instalovány bioreaktory. Společnosti se při vývoji provozů strategicky orientují na menší, chytřejší a flexibilnější zařízení. Základní cestou k efektivnějšímu provozu je automatizace a také in-line monitorování kvalitativních parametrů v reálném čase a pečlivé řízení rizik.

Nepřetržité monitorování a řízení procesů

Při vývoji a výrobě bioterapeutik a vakcín představují čas a náklady obrovskou výzvu. Společnosti usilují o zkrácení doby mezi objevem a výrobou léčiv. Kritické atributy kvality (CQA) mohou být ovlivněny kritickými parametry procesu (CPP), jako je složení média, koncentrace metabolitů, pH, rozpuštěný kyslík, životaschopná a celková hustota buněk v předcházejícím procesu, stejně jako pH, vodivost a UV záření pro detekci cílových proteinů v navazujícím procesu.

Většina těchto parametrů se tradičně vyhodnocuje v laboratořích, což vede k možným nesrovnalostem způsobeným technikami odběru vzorků, neoptimální manipulací a rozdíly mezi měřením v reálném čase a laboratorními analýzami. Časová prodleva mezi extrakcí vzorku a výsledky laboratorních testů neumožňuje zpětnou kontrolu, což snižuje efektivitu procesu a zvyšuje riziko problémů s kvalitou a ztráty šarže.

Uvedené nevýhody odstraní inline techniky měření v reálném čase. Odborníci se spoléhají na Ramanovy systémy společnosti Endress+Hauser a digitální senzory Memosens pro spolehlivé měření chemického složení a základních parametrů procesu. Díky nepřetržitému monitorování a řízení procesů mohou optimalizovat podmínky bioreaktoru a kontrolu dodávek živin a zajistit optimální růst mikroorganismů a buněčných kultur.

Předcházející proces: kultivace a fermentace buněk

Cílem procesu předcházejícího vlastní výrobě je vyrobit cílovou molekulu. Bakterie, spory hub a buňky savců se množí během kultivace buněk a fermentačních procesů, přičemž hlavní roli hrají bioreaktory. Přesné úpravy chemických a fyzikálních parametrů – jako je složení, hodnota pH a koncentrace kyslíku – jsou klíčové pro růst buněk. Pro zlepšení výsledků procesu je důležité mít k dispozici nejvhodnější buněčné linie a kultivační média, která minimalizují nečistoty a účinně vytvářejí správný produkt.

Následné zpracování: výroba biologických léků

Na vývoj buněk navazuje následné zpracování, jehož cílem je čistota a kvalita. Následné zpracování se obvykle zahrnuje narušení buněk, čištění a leštění. (Ultra-) centrifugace se provádí za účelem oddělení biomasy. Pokud je požadovaný produkt intracelulární, může být buněčná biomasa narušena, aby se produkt uvolnil a umožnila extrakce. Pokud je produkt extracelulární, lze médium dále koncentrovat. Je-li to nutné, provádí se odvodnění vakuovým sušením nebo reverzní osmózou. Nakonec je purifikovaný produkt obvykle smíchán s požadovanými pomocnými látkami, než je zabalen a připraven pro vstup na trh.

 Bílá kniha

Bílá kniha společnosti Endress+Hauser je dobrým vodítkem pro odborníky, kteří léky vyvíjejí nebo připravují jejich výrobu, ale i pro ty, kdo hledají vylepšení pro stávající lékové formy. Bílá kniha obsahuje tipy a triky, jak začlenit inline měření do strategie řízení předcházejících a navazujících procesů. Bílá kniha se podrobně věnuje těmto tématům:

• Kritické parametry, kritická rozhodnutí: Jak se na bioprocesu projeví synergie mezi kritickými parametry procesu CPP a kritickými atributy kvality CQA.
• Umění monitorování v reálném čase: Jak se použití in-line senzorů a multiaparametrových senzorů projeví ve fungování biofarmaceutických provozů.
• Zvýšení výtěžnosti: Pokročilé analytické senzory dobře integrované do bioprocesů poskytují okamžitá data bez narušení výroby.
• Zlepšení kvality: Vibrační spektroskopie (např. Ramanova spektroskopie) zlepší kvalitu produktů.
• Z laboratoře do procesu: Jak zajistit hladký přenos technologií mezi laboratoří a výrobní halou.

Bílou knihu je k dispozici ke stažení ZDE.

(Endress+Hauser)