Može li se automatizirani TFF sistem koristiti u okruženju s više proizvoda?
Ako ste proveli bilo koje vrijeme u bioproizvodnji, farmaceutskom razvoju ili biotehnološkim laboratorijama prelazeći od istraživanja i razvoja do komercijalne proizvodnje, znate da okruženja s više proizvoda nisu samo pogodnost – ona su neophodna. Mnogi objekti, od organizacija za razvoj i proizvodnju po ugovoru (CDMO) do biotehnologije srednje veličine, rukuju sa više proizvoda uporedo: monoklonskim antitijelima (mAbs), genskim terapijama, vakcinama, pa čak i proizvodima ćelijske kulture, sve sa znatno različitim procesnim zahtjevima. Tu dolazi na scenu filtracija tangencijalnog protoka (TFF). TFF je radni konj za daljnju obradu, koristi se za koncentraciju, razmjenu pufera i bistrenje, ali pitanje koje najviše čujem od menadžera postrojenja je: Može li automatizirani TFF sistem izdržati u okruženju s više proizvoda?
Kao dobavljač TFF sistema, iz prve ruke sam gledao kako se ručna podešavanja TFF-a bore da održe korak sa zahtjevima radnih tokova sa više proizvoda – varijabilnost od serije do serije, dugo vremena promjene i visok rizik od unakrsne kontaminacije. Kada smo lansirali naš automatizovani TFF sistem, izgradili smo ga eksplicitno da rešimo te bolne tačke, ali sam želeo da kopam dublje u to da li ova tehnologija zaista pruža rezultate za timove koji žongliraju sa više proizvoda. Hajde da analiziramo nauku, aplikacije iz stvarnog sveta i dokaz da je automatizovani TFF više nego sposoban da podrži fleksibilno okruženje sa više proizvoda.
Prvo, objasnimo to zašto je TFF s više proizvoda tako lukav. Svaki proizvod ima jedinstvene karakteristike: mAbs zahtijevaju čvrste granice molekularne težine (MWCO) za koncentraciju i nježnu razmjenu pufera, virusni vektori trebaju niske sile smicanja da bi očuvali integritet, a žetve ćelijske kulture zahtijevaju efikasno bistrenje bez začepljenja membrana. Ručna podešavanja TFF-a oslanjaju se na operatere da podese brzine protoka, transmembranski pritisak (TMP) i zapremine dijafiltracije (DF) između serija – proces koji je spor, nedosledan i podložan ljudskoj grešci. Za postrojenje koje pokreće 10+ različitih proizvoda mjesečno, to dovodi do produženog vremena promjene, što troši proizvodne kapacitete i povećava troškove. Unakrsna kontaminacija je još jedan veliki rizik: ostatak proizvoda iz prethodne serije koji je ostao u cijevima ili filterima može uništiti sljedeći proizvod visoke vrijednosti, izazivajući skupe prerade ili regulatorna kašnjenja.
Ovdje stupa automatizacija. Automatizirani TFF sistem standardizira procesne parametre, eliminiše ručna podešavanja i integriše protokole čistog na mjestu (CIP) i pare na mjestu (SIP) koji su kritični za rad više proizvoda. Ali hajde da budemo konkretniji o tehničkim karakteristikama koje čine da ovo funkcioniše, jer je „automatizacija“ širok pojam. Naš automatizovani TFF sistem, na primer, dizajniran je sa modularnim konfiguracijama koje omogućavaju timovima da zamene filtere, prilagode puteve protoka i podese logiku procesa za različite proizvode brzo. To nije jedinica za sve; to je fleksibilna platforma koja se prilagođava vašim proizvodima, a ne obrnuto.
Uzmimo, na primjer, kompatibilnost s membranama. Različite TFF aplikacije koriste različite tipove i veličine membrana: mikrofiltraciju (MF) za pročišćavanje ćelija, ultrafiltraciju (UF) za koncentraciju, pa čak i specijalizirane membrane za uklanjanje virusa. Naša linija uključujeMikrofiltracijski TFF sistemopcije za proizvode na bazi ćelija,Ultrafiltracijski TFF sistemza mAbs i koncentraciju proteina, iPilot Scale TFF sistemjedinice koje se neprimjetno skaliraju od istraživanja i razvoja do malih komercijalnih serija—sve kompatibilne s našim softverom za automatsku kontrolu. Ključno je da vas platforma za automatizaciju ne zaključava u jedan tip membrane; omogućava vam da programirate jedinstvene procesne recepte za svaki proizvod, tako da kada pređete s vakcine na gensku terapiju, možete izvući unaprijed potvrđeni recept za tu aplikaciju bez ručnog ponovnog konfigurisanja koraka pritiska, protoka ili dijafiltracije.
Dosljednost procesa je još jedna velika pobjeda za okruženja sa više proizvoda. Studija objavljena uBiotehnološki napredakotkrili su da ručne TFF operacije imaju do 12% varijabilnosti koncentracije proizvoda od serije do serije, u poređenju sa manje od 2% kod automatiziranih sistema. To mijenja igru kada pokrećete više proizvoda, jer to znači da svaka serija – bez obzira o kojem proizvodu se radi – ispunjava regulatorne specifikacije (kao što su ICH Q7 smjernice za bioproizvodnju) bez dodatnog QC testiranja. Za CDMO koji opslužuje više klijenata, ova dosljednost gradi povjerenje: klijenti znaju da će njihov proizvod biti obrađen tačno onako kako je navedeno, svaki put, čak i kada je to dio užurbanog rasporeda za više proizvoda.
Ali šta je sa unakrsnom kontaminacijom? To je glavna briga za timove koji se prebacuju između proizvoda s vrlo različitim sastavima. Naš automatizirani TFF sistem uključuje integrirane CIP cikluse koji su potpuno programabilni, tako da možete prilagoditi koncentraciju CIP otopine, brzinu protoka i vrijeme kontakta na osnovu prethodnog i sljedećeg proizvoda. Na primjer, ako obrađujete seriju mAb visokog titra, sistem može pokrenuti 2-satni CIP sa 0,1 M NaOH, zatim isprati puferom, a zatim se pripremiti za seriju virusnog vektora sa kraćim, nježnijim CIP-om koji čuva integritet kapside vektora. Također nudimoFleksibilni uređaji za filtriranje tangencijalnog protokasa cevima za brzo odvajanje i kućištima filtera koji smanjuju količinu preostalog proizvoda koji ostaje u sistemu između serija – minimizirajući rizik od prenošenja čak i kada se obrađuju strukturno slični proizvodi.
Video sam ovaj rad iz prve ruke sa klijentom srednje veličine biotehnologije koji pravi vektore i mAbs i adeno-asociranog virusa (AAV) za klinička ispitivanja. Prije nego što su prešli na automatizirani TFF sistem, proveli su 8 sati na zamjenu između serija, uz rizik od 5% unakrsne kontaminacije između mAb i AAV testova. Nakon implementacije našeg automatiziranog TFF sistema, njihovo vrijeme promjene je palo na 90 minuta, a incidenti unakrsne kontaminacije su eliminirani. Rekli su nam da sada mogu obraditi 30% više serija mjesečno, jer gube manje vremena na ručna podešavanja i prerade. To je vrsta efikasnosti koja čini održivim operacije sa više proizvoda.
Naravno, okruženja sa više proizvoda takođe uključuju opsege – od malih serija za istraživanje i razvoj (mililitri) do serija za komercijalnu proizvodnju (hiljade litara). NašPilot Scale TFF sistemje dizajniran da odražava kontrolnu logiku naših većih komercijalnih automatizovanih sistema, tako da timovi ne moraju ponovo da potvrđuju procese prilikom povećanja. To je kritično za objekte sa više proizvoda koji proizvode pomiču od istraživanja i razvoja do komercijalizacije uz podršku postojećih proizvoda. Automatizovana platforma osigurava da parametri procesa (kao što su TMP, unakrsni protok i zapremina dijafiltracije) ostanu konzistentni na skali, što smanjuje vrijeme validacije i regulatorno opterećenje.
Ali postoji li ograničenje onoga što automatizirani TFF može podnijeti u postavkama za više proizvoda? Kratak odgovor je ne – kada je sistem dizajniran sa fleksibilnošću u svojoj srži. Radili smo sa klijentima koji koriste 15+ različitih proizvoda, uključujući vakcine, rekombinantne proteine i medijume stanične kulture, sve na istoj automatizovanoj TFF platformi. Ključno je da sistem nije samo automatizovan – on je modularan, sa softverom koji se lako ažurira, i procesnim komponentama koje se mogu brzo zameniti. Neki noviji automatizovani sistemi se čak integrišu sa LIMS-om (sistemi za upravljanje laboratorijskim informacijama) na nivou celog objekta kako bi automatski izvukli specifikacije serije, tako da operateri ne moraju ručno da unose parametre, što dodatno smanjuje rizik od ljudske greške.
Jedna uobičajena zabluda je da su automatizovani TFF sistemi preskupi za male objekte sa više proizvoda. Ali kada uzmete u obzir uštede troškova zbog smanjenog vremena prelaska, nižih troškova rada, manje dorade i manjeg rizika od regulatornih kazni, ROI se često ostvaruje u roku od 18 do 24 mjeseca. Za objekte koji se brzo skaliraju ili proširuju svoje proizvodne linije, fleksibilnost automatiziranog TFF sistema znači da ne moraju ulagati u zasebne TFF sisteme za svaku liniju proizvoda. To štedi na kapitalnim izdacima i površini - dva velika ograničenja za mnoge biotehnološke laboratorije i proizvodne pogone.
Još jedna stvar koju treba razmotriti je usklađenost sa propisima. Agencije kao što su FDA i EMA pomno istražuju okruženja za više proizvoda, koje zahtijevaju jasnu dokumentaciju o svakom koraku procesa. Automatski TFF sistemi automatski evidentiraju sve parametre—TMP, brzinu protoka, zapreminu dijafiltracije, CIP cikluse—stvarajući potpuni trag koji se može revidirati. To je ogromna prednost u odnosu na ručna podešavanja, gde operateri moraju ručno da evidentiraju podatke, što je podložno greškama i prazninama. Za objekte koji se pripremaju za inspekcije, ovaj nivo dokumentacije može napraviti razliku između neometane revizije i skupog odlaganja.
Hajde da razgovaramo o performansama u stvarnom svetu sa drugačijim primerom: CDMO koji je specijalizovan za proizvodnju virusnih vektora za genske terapije. Ovi proizvodi su visoke vrijednosti (svaka serija može vrijediti milione dolara) i zahtijevaju vrlo nježnu obradu kako bi se očuvao integritet virusa. Prije automatizacije, oni su se bavili niskim prinosima serije zbog velikih sila smicanja zbog ručnih podešavanja pumpe i dugog vremena obrade. Nakon prelaska na našeUltrafiltracijski TFF sistemuz automatsku kontrolu smicanja, njihov prinos virusnih vektora je povećan za 22%, a vrijeme obrade smanjeno je za 35%. Sada pokreću 8 različitih virusnih vektorskih proizvoda na istoj automatiziranoj platformi, s promjenama koje traju manje od sat vremena – nešto što bi bilo nemoguće s ručnim TFF-om.
Dakle, sastavljajući sve ovo zajedno: automatizovani TFF sistem nije samo alat za objekte sa jednim proizvodom – to je prilagođeno rešenje dizajnirano da reši jedinstvene izazove okruženja sa više proizvoda. Standardizira konzistentnost procesa, skraćuje vrijeme zamjene, minimizira unakrsnu kontaminaciju, podržava više tipova i skala membrana i pruža dokumentaciju koja se može revidirati potrebnu za usklađenost s propisima. Ključ je u odabiru sistema koji je izgrađen sa fleksibilnošću u svojoj srži, a ne samo automatizacijom radi automatizacije.
Ako upravljate postrojenjem za više proizvoda i umorni ste od uskih grla, varijabilnosti i rizika koji dolaze s ručnim TFF-om, preporučujem vam da pogledate automatizirana TFF rješenja koja su dizajnirana posebno za vaše potrebe. Bilo da radite na malom istraživanju i razvoju, pilot serijama ili komercijalnoj proizvodnji, fleksibilni automatizirani TFF sistem može vam pomoći da povećate propusnost, smanjite troškove i skalirate svoj proizvodni proces bez glavobolja tradicionalnih TFF postavki.
Da biste saznali više o tome kako automatizirani TFF sistem može podržati vaše operacije s više proizvoda, kontaktirajte nas da dogovorite konsultacije i vidite naše sisteme u akciji. Ovdje smo da vam pomognemo da pronađete pravo rješenje za vaše specifične proizvode i potrebe toka posla.
Reference
- Ratledge, C., & Kristiansen, B. (2001). Biotehnologija: sveobuhvatna rasprava, tom 10: Bioprocesiranje. Wiley-Blackwell.
- Todd, P., & Riggs, C. (2007). Automatizacija u biofarmaceutskoj obradi: prednosti i najbolje prakse.Journal of Pharmaceutical Innovation, 2(3), 167–175.
- EMA. (2018). Smjernica o kontinuiranoj proizvodnji lijekova za ljudsku upotrebu. Evropska agencija za lijekove.
- Liddell, JM (2001). Filtracija tangencijalnog protoka za biotehnološke aplikacije.Biotechnology Advances, 19(2), 127–157.