許多新的創(chuàng)新和生物類似藥不斷涌入市場。因此，醫(yī)療保健行業(yè)開始打開新的大門，但同時競爭也在以同樣的速度上升。為了應(yīng)對挑戰(zhàn)并應(yīng)對未來市場，設(shè)計穩(wěn)健、經(jīng)濟(jì)高效且靈活的生產(chǎn)工藝，以確保以可承受的價格持續(xù)供應(yīng)優(yōu)質(zhì)藥物非常重要?，F(xiàn)在，隨著工藝強(qiáng)化和進(jìn)步技術(shù)的實(shí)施，這可以用于在同一設(shè)施中推出各種產(chǎn)品，從而使設(shè)施占地面積更小、投資和風(fēng)險降低。這種方法可確保根據(jù)時間的需要，快速有效地提供特定產(chǎn)品。
由于大量人口負(fù)擔(dān)不起處方治療，藥物的高成本多次成為醫(yī)療保健行業(yè)的主要瓶頸。在分子水平上，許多創(chuàng)新正在進(jìn)行，包括各種重組單克隆抗體(mAB)、抗體偶聯(lián)藥物 (ADC) 和基因療法。在靶向基因治療的情況下，目標(biāo)藥物應(yīng)該個性化且對各種個體有效，這一點(diǎn)至關(guān)重要且具有挑戰(zhàn)性。由于被稱為biobetter 的藥物的創(chuàng)新和改進(jìn)，醫(yī)療保健行業(yè)正在瞄準(zhǔn)特定的患者群體，并在需要時提供持續(xù)的供應(yīng)。
此外，我們必須能夠應(yīng)對醫(yī)療保健行業(yè)產(chǎn)品管線的動態(tài)環(huán)境，以管理由于公司之間的競爭而導(dǎo)致的產(chǎn)能不確定性，當(dāng)我們進(jìn)入市場時，產(chǎn)能規(guī)劃變得非常困難。
為了解決昂貴的生產(chǎn)基礎(chǔ)設(shè)施的問題，最好選擇合同制造組織（CMO），這樣可以節(jié)省設(shè)施建設(shè)成本，因為無論產(chǎn)品的生產(chǎn)如何，都會存在設(shè)施運(yùn)行成本和折舊成本。然而，與此同時，與CMO相關(guān)的監(jiān)管和其它挑戰(zhàn)值得深思熟慮。
因此，通過工藝強(qiáng)化來生產(chǎn)產(chǎn)品在經(jīng)濟(jì)上是有利的，通過這種工藝強(qiáng)化可以運(yùn)行重復(fù)批次，以使用相同的設(shè)施有效地大量生產(chǎn)材料。與傳統(tǒng)的生產(chǎn)設(shè)計相比，即使通過工藝強(qiáng)化使整體產(chǎn)量增加幾個百分比，也是對整體利潤的補(bǔ)充。
隨著上游工藝越來越精煉，下游工藝也在采用新一代的成本效益更高、效率更高的層析填料。為了與連續(xù)上游相匹配，下游也正在努力進(jìn)行連續(xù)工藝，以減少過程中的中間保持時間。
此外，在工藝中添加一次性技術(shù)帶來了治療藥物生產(chǎn)的革命，與傳統(tǒng)的不銹鋼技術(shù)相比，它具有更大的優(yōu)勢，因為這可以降低系統(tǒng)的清潔、在線滅菌(SIP) 和維護(hù)成本，也節(jié)省了潛在的時間。
當(dāng)生產(chǎn)設(shè)施占地面積較小時，工藝強(qiáng)化和一次性技術(shù)更有助于降低產(chǎn)能不確定性的風(fēng)險。例如，為了滿足需求，降低初始階段的資金風(fēng)險，建議橫向擴(kuò)展而不是縱向放大。在橫向擴(kuò)展中，較小的設(shè)施將努力生產(chǎn)越來越多的劑量。如果生產(chǎn)商對市場需求和供應(yīng)有把握，那么建造一座傳統(tǒng)的大型生產(chǎn)設(shè)施是一個不錯的選擇。但是，它也有投資大的缺點(diǎn)。另一方面，如果目標(biāo)是不確定的需求、短期供應(yīng)或需求有限的特殊產(chǎn)品，那么占地面積更小的一次性技術(shù)是更好的選擇。
為了在不斷變化的市場中取得成功，一次性技術(shù)可以在短時間內(nèi)以更少的資本投資靈活地處理操作。
隨著人口的增加，一些藥物對許多人來說變得昂貴。因此，為了降低價格，生物制藥公司正在采取具有成本效益的措施。
自動化、工藝集成和數(shù)字化是從批次工藝模式轉(zhuǎn)換為連續(xù)模式必不可少的工具，因為這些是未來設(shè)施設(shè)計的基礎(chǔ)，而工藝強(qiáng)化是連續(xù)生產(chǎn)的重要組成部分，它們消除了困難并提供了節(jié)省成本和時間的優(yōu)勢。
1、上游和下游工藝的狀態(tài)
為了應(yīng)對當(dāng)今競爭激烈的生物仿制藥/生物藥市場，各行業(yè)必將開發(fā)可集成到大部分生物藥產(chǎn)品管線中的先進(jìn)技術(shù)?，F(xiàn)在，是時候建立能夠滿足小規(guī)模生產(chǎn)要求的良好生產(chǎn)規(guī)范(cGMP) 設(shè)施了，其需能處理多種產(chǎn)品。如今，生物技術(shù)行業(yè)的每個功能都在經(jīng)歷一個進(jìn)步的步驟，無論是設(shè)備、上游工藝培養(yǎng)基，還是下游介質(zhì)/填料。由于設(shè)備、技術(shù)和工藝設(shè)計的不斷進(jìn)步，大型生物反應(yīng)器可以被小型和完全一次性的技術(shù)所取代。當(dāng)我們將其與1982 年至 2004 年產(chǎn)品的生產(chǎn)力范圍進(jìn)行比較時，生產(chǎn)力/滴度增加了 8到 10 倍，并且許多生物仿制藥和生物藥達(dá)到了 5 g/L 以上。灌流生物反應(yīng)器在生產(chǎn)力方面表現(xiàn)出了顯著的成果，比批次培養(yǎng)高出 25 倍以上。此外，為了應(yīng)對這種高滴度，下游工藝已開始包括新出現(xiàn)的工具，比如以用高通量膜層析代替層析填料?，F(xiàn)在，即使對于像Protein A 填料這樣的親和層析，也可以提供基于膜的形式，與常用的Protein A 填料相比，這將具有高流速、高生產(chǎn)率和純度的額外優(yōu)勢。通過這種方式，可以使用新穎和先進(jìn)的工藝技術(shù)生產(chǎn)出負(fù)擔(dān)得起的生物治療藥物。
下游生產(chǎn)過程中的一些操作是對上游的補(bǔ)充，它給人一種連續(xù)的“錯覺”，但事實(shí)并非如此。由于下游包含多個層析步驟，連續(xù)模式下的操作很少見，并且通常僅限于一個或兩個步驟。實(shí)際的連續(xù)生物工藝需要工藝強(qiáng)化，而不是批次間的重復(fù)循環(huán)運(yùn)動。與以前的模式相比，只有降低了復(fù)雜性，使工藝變得“輕松”，才可以稱為連續(xù)工藝。
2、調(diào)整上游工藝
在上游，當(dāng)補(bǔ)料分批工藝規(guī)模放大時，有兩種方法可以提高生產(chǎn)率。其中之一是使用更大的生物反應(yīng)器罐，這將需要擴(kuò)大工廠，另一種方法是使用多個定期收獲的生物反應(yīng)器。然而，這最終將導(dǎo)致對下游施加高壓。為了與上游相匹配，將需要使用多根柱子和多套過濾設(shè)備，以匹配多個生物反應(yīng)器收獲的頻率。例如，對于商業(yè)規(guī)模的mAb 生產(chǎn)，傳統(tǒng)的補(bǔ)料分批生物反應(yīng)器通常在10,000-25,000 L 不銹鋼罐中培養(yǎng)細(xì)胞7-21 天，產(chǎn)品產(chǎn)量為 2-6 g/L。
上游工藝領(lǐng)域的新興趣正在增長，以在較短的培養(yǎng)時間內(nèi)獲得更高的滴度。為了實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，在開發(fā)高產(chǎn)量和穩(wěn)定的細(xì)胞系方面不斷取得進(jìn)展，從而提供高滴度，可以顯著減少設(shè)施占地面積。
灌流生物反應(yīng)器通常運(yùn)行較長時間，并且可以達(dá)到比補(bǔ)料分批反應(yīng)器高10-30 倍的細(xì)胞密度。在固定的時間間隔內(nèi)，連續(xù)取出部分收獲液，并為其提供新鮮培養(yǎng)基。通過這種方式去除不必要的副產(chǎn)品，并定期添加新的生長促進(jìn)劑物質(zhì)。通過這種方式，與具有相同反應(yīng)器體積的補(bǔ)料分批裝置相比，使用灌流生物反應(yīng)器可以提高>4倍的生產(chǎn)率（以 mg/l/d 計）。因此，在有限的空間和資金成本內(nèi)，可以連續(xù)生產(chǎn)相同數(shù)量的產(chǎn)品。
灌流反應(yīng)器的實(shí)施已成功商業(yè)化，從大型生物制藥公司，如輝瑞、基因泰克、夏爾和健贊/賽諾菲到小公司和創(chuàng)新疫苗生產(chǎn)商，如 CMC Biologics 和 Crucell。
盡管該技術(shù)仍然存在挑戰(zhàn)，例如由于操作的復(fù)雜性和強(qiáng)度，需要進(jìn)行大量的中、高水平操作員培訓(xùn)，但來自小型罐和設(shè)施的經(jīng)濟(jì)收益對工藝考慮具有關(guān)鍵影響。
3、調(diào)整下游工藝
下游工藝是繼上游工藝之后的第二個復(fù)雜且昂貴的步驟?，F(xiàn)在可以在純化/下游進(jìn)行連續(xù)操作。主要的純化步驟，如澄清、親和層析，以及中間和精純步驟可以結(jié)合起來，設(shè)計成包括用于連續(xù)操作的一次性技術(shù)。
在澄清中使用離心機(jī)難以擴(kuò)大規(guī)模，并且在更大或商業(yè)規(guī)模下操作復(fù)雜。作為離心的替代方法，一次性連續(xù)工藝已成功證明可用于(Humira®) 的大規(guī)模商業(yè)化工藝，并使用靈活且多功能的一次性深層過濾系統(tǒng)，如Stax (Pall)。Millipore 的兩級深層過濾器（Clarisolve、D0HC和 X0HC 吸附式深層過濾器）也可以直接用于生物反應(yīng)器，也可以在添加絮凝劑后使用，以沉淀培養(yǎng)物或細(xì)胞收獲物中存在的雜質(zhì)。
這些深層過濾器通過減少宿主細(xì)胞蛋白(HCP) 和 DNA 雜質(zhì)并去除細(xì)胞碎片，最大限度地提高后續(xù)層析柱的上樣載量。
在某些工藝中，可以將硅藻土添加到細(xì)胞培養(yǎng)液中，以防止深層過濾器堵塞，從而以一次性形式最大效率地澄清較大的批次體積，如Sartoclear Dynamics (Sartorius Stedim Biotech) 所示。各種柱層析技術(shù)，如親和層析（AFC）、離子交換層析（IEX）、疏水相互作用層析（HIC）、復(fù)合模式層析（MMC）等被用于純化分子。
通常，層析柱尺寸是根據(jù)單位體積流速而不是處理量來確定的，以提高生產(chǎn)率。這導(dǎo)致柱子過大，需要在大型柱子、相關(guān)設(shè)備和空間上進(jìn)行投資。大型層析柱可能會遇到與規(guī)模相關(guān)的裝柱問題，包括滯后、邊緣效應(yīng)和填料壓縮。
作為替代方案，行業(yè)正在使用具有成本效益的膨脹床吸附(EBA)、模擬移動床和膜層析法。在 EBA 中，所有三個步驟都集成為一個，例如澄清、過濾和捕獲，這在成本、時間和空間要求方面都是有利的。
在 EBA 中，粗收獲液以向上流動上樣至膨脹床。目標(biāo)蛋白與層析柱結(jié)合，而細(xì)胞和其它微粒污染物會通過層析柱。松散結(jié)合的物料，例如細(xì)胞和其它顆粒污染物，會被沖走。隨后，通過反轉(zhuǎn)流動洗脫捕獲的蛋白質(zhì)。獲得的輸出將經(jīng)過澄清、濃縮和部分純化，可進(jìn)行進(jìn)一步純化。盡管EBA 具有較低資本支出、緩沖液消耗、時間和空間要求的優(yōu)勢，但其主要缺點(diǎn)是需要再循環(huán)和非特異性吸附，這會影響床的穩(wěn)定性和整體純化性能。
第二代 EBA 穩(wěn)健技術(shù)是一種先進(jìn)的 EBA。根據(jù)在BioProcess 會議上提供的數(shù)據(jù)，與填充床Protein A柱相比，Rhobust MabDirect Protein A 僅需要三分之一的工藝時間，提供高12% 的更好收率，并僅使用一半的緩沖液體積，同時在純度和增強(qiáng)的 DNA 清除率方面沒有妥協(xié)。EBA 是一種很有前途的選擇，即使在生物反應(yīng)器的細(xì)胞密度和生產(chǎn)力增加的情況下也能提高產(chǎn)量。EBA 的使用消除了對應(yīng)對粗進(jìn)料料液導(dǎo)致的污染至關(guān)重要的大過濾面積的需求。
模擬移動床 (SMB) 是另一種很有前途的純化技術(shù)，它為進(jìn)行層析提供了一種完全連續(xù)的方法。BioSMB 系統(tǒng)提供連續(xù)進(jìn)樣上樣和連續(xù)洗脫，因為多根 Pro A 柱在不同時間循環(huán)進(jìn)行上樣、漂洗和洗脫的各個階段
加速無縫抗體純化 (ASAP) 工藝是一種連續(xù)且完全一次性的 mAb DSP，它基于 AKTA 周期性逆流層析(PCC)，包括Protein A、陰離子交換和混合模式填料柱，這些柱同時循環(huán)。SMB 模式的另一個優(yōu)點(diǎn)是層析柱可以串聯(lián)連接，第一根層析柱的任何穿透直接上樣到第二根后續(xù)層析柱上，從而利用主層析柱的全部載量而不會損失任何寶貴的產(chǎn)品。這允許使用較短柱床高度的層析柱，該層析柱可以在更快的保留時間下運(yùn)行，但可能具有較淺的穿透曲線，從而提高了整體生產(chǎn)率。與批次填料層析法相比，SMB的使用具有多項優(yōu)勢，包括將生產(chǎn)率提高30%，將上樣載量提高 40%，并將緩沖液的消耗減少 27%。在SMB 連續(xù)模式下執(zhí)行程序不僅可以降低由于人為錯誤和過程中斷而造成的高污染風(fēng)險，而且還可以通過減少填料和緩沖液的量來降低運(yùn)營成本。
填料柱的另一種替代品是納米纖維吸附，即Puridifye 的 FibroSelect 平臺，雖然結(jié)合載量低（10 mg/ml），但可以在非常高的流速（2400 cm/h）下操作，從而在連續(xù)工藝的同時實(shí)現(xiàn)高生產(chǎn)率。
整體柱平臺也可以證明便于 mAb 純化，因為它們的高孔隙率結(jié)構(gòu)可為抗體大小的目標(biāo)物提供有效的傳質(zhì)。此外，由于材料制備容易，生產(chǎn)成本也降低了。整體柱操作尚未從分析規(guī)模很好地轉(zhuǎn)化至工業(yè)規(guī)模。這些平臺可從各種制造商處購買，包括Millipore、Sepragen、BIA Separations。填料層析法的另一種替代性選擇是膜，現(xiàn)在因其高通量和易用性而廣受歡迎。與依賴擴(kuò)散的填料基球相比，傳質(zhì)以平流為主，允許在更高的流速下運(yùn)行。Pall (Mustang) 和 Sartorius (Sartobind) 等多家供應(yīng)商提供了非常適合流穿 (FT) 應(yīng)用的傳統(tǒng)離子交換膜。然而，由于配基密度低，結(jié)合和洗脫 (B&E) 應(yīng)用受到限制。Natrix 的HD 膜技術(shù)由多孔聚合物水凝膠中的高密度結(jié)合配基組成，可顯著改善流動特性，而不會影響結(jié)合載量。根據(jù)mAb 工藝模擬，循環(huán)具有高結(jié)合載量的較小裝置會導(dǎo)致CapEx 顯著降低，因為較大層析柱所需的硬件價格昂貴，并且，考慮到介質(zhì)（尤其是Protein A）的高成本，其可降低了 OpEx。使用這種新的層析介質(zhì)可以實(shí)現(xiàn)更高的通量，而不會增加設(shè)備尺寸，并且可以通過利用快速循環(huán)來減少介質(zhì)體積。這將導(dǎo)致生產(chǎn)力的提高以及在低得多的資本支出下獲得更高的靈活性。
京公網(wǎng)安備11010802046783號
