Dá sa automatizovaný systém TFF použiť v prostredí s viacerými produktmi?

Ak ste strávili nejaký čas v biovýrobe, farmaceutickom vývoji alebo biotechnologických laboratóriách od výskumu a vývoja až po komerčnú výrobu, viete, že prostredie s viacerými produktmi nie je len pohodlie – je to nevyhnutnosť. Mnoho zariadení, od zmluvných vývojových a výrobných organizácií (CDMO) až po stredne veľké biotechnológie, spracováva viacero produktov vedľa seba: monoklonálne protilátky (mAb), génové terapie, vakcíny a dokonca produkty bunkových kultúr, všetky s výrazne odlišnými procesnými požiadavkami. Tu prichádza na scénu filtrácia s tangenciálnym tokom (TFF). TFF je ťahúň pre následné spracovanie, ktorý sa používa na koncentráciu, výmenu pufra a čírenie, ale otázka, ktorú najviac počúvam od manažérov zariadení, je: Dokáže automatizovaný systém TFF obstáť v prostredí viacerých produktov?

Ako dodávateľ systémov TFF som z prvej ruky sledoval, ako sa manuálne nastavenia TFF snažili udržať krok s požiadavkami pracovných postupov s viacerými produktmi – variabilita medzi dávkami, dlhé časy výmeny a vysoké riziko krížovej kontaminácie. Keď sme spustili náš automatizovaný systém TFF, vytvorili sme ho výslovne na vyriešenie týchto bolestivých bodov, ale chcel som hlbšie preskúmať, či táto technológia skutočne poskytuje tímom žonglujúcim s viacerými produktmi. Poďme rozobrať vedu, aplikácie v reálnom svete a dôkaz, že automatizovaný TFF je viac než schopný podporovať flexibilné prostredie viacerých produktov.

Po prvé, poďme na to, prečo je viacproduktový TFF taký zložitý. Každý produkt má jedinečné vlastnosti: mAb vyžadujú tesné limity molekulovej hmotnosti (MWCO) na koncentráciu a jemnú výmenu pufrov, vírusové vektory potrebujú nízke šmykové sily na zachovanie integrity a zber bunkových kultúr si vyžaduje účinné vyčírenie bez upchávania membrán. Manuálne nastavenia TFF sa spoliehajú na operátorov, ktorí upravujú prietoky, transmembránový tlak (TMP) a objemy diafiltrácie (DF) medzi dávkami – proces, ktorý je pomalý, nekonzistentný a náchylný na ľudskú chybu. Pre zariadenie, v ktorom sa mesačne prevádzkuje viac ako 10 rôznych produktov, to vedie k predĺženým časom prechodu, čo zaberá na výrobnej kapacite a zvyšuje náklady. Krížová kontaminácia je ďalším veľkým rizikom: zvyškový produkt z predchádzajúcej šarže ponechaný v hadičkách alebo filtroch môže zničiť ďalší produkt s vysokou hodnotou, čo môže viesť k nákladným prepracovaniam alebo regulačným oneskoreniam.

Tu nastupuje automatizácia. Automatizovaný systém TFF štandardizuje parametre procesu, eliminuje manuálne úpravy a integruje protokoly clean-in-place (CIP) a steam-in-place (SIP), ktoré sú rozhodujúce pre prevádzku viacerých produktov. Poďme však konkrétne k technickým vlastnostiam, vďaka ktorým to funguje, pretože „automatizácia“ je široký pojem. Napríklad náš automatizovaný systém TFF je navrhnutý s modulárnymi konfiguráciami, ktoré umožňujú tímom rýchlo vymieňať filtre, upravovať prietokové cesty a vylepšovať logiku procesov pre rôzne produkty. Nie je to univerzálna jednotka; je to flexibilná platforma, ktorá sa prispôsobí vašim produktom, nie naopak.

Vezmite si napríklad kompatibilitu s membránou. Rôzne aplikácie TFF používajú rôzne typy a veľkosti membrán: mikrofiltráciu (MF) na čírenie buniek, ultrafiltráciu (UF) na koncentráciu a dokonca aj špecializované membrány na odstraňovanie vírusov. Naša línia zahŕňaMikrofiltračný systém TFFmožnosti pre produkty na báze buniek,Ultrafiltračný systém TFFpre mAb a koncentráciu proteínov aPilotný systém TFFjednotky, ktoré sa bez problémov rozšíria od výskumu a vývoja až po malé komerčné prevádzky – všetky sú kompatibilné s naším automatizovaným riadiacim softvérom. Kľúčom je, že automatizačná platforma vás nezamyká do jedného typu membrány; umožňuje vám naprogramovať jedinečné receptúry procesu pre každý produkt, takže keď prejdete z vakcíny na génovú terapiu, môžete získať vopred overený recept pre danú aplikáciu bez manuálneho prekonfigurovania krokov tlaku, prietoku alebo diafiltrácie.

Konzistentnosť procesov je ďalšou veľkou výhrou pre prostredia s viacerými produktmi. Štúdia publikovaná v rBiotechnologický pokrokzistili, že manuálne operácie TFF mali až 12 % variabilitu medzi dávkami v koncentrácii produktu v porovnaní s menej ako 2 % pri automatizovaných systémoch. To zmení hru, keď používate viacero produktov, pretože to znamená, že každá šarža – bez ohľadu na to, ktorý produkt to je – spĺňa regulačné špecifikácie (ako sú smernice ICH Q7 pre biovýrobu) bez ďalšieho testovania kontroly kvality. V prípade CDMO, ktoré slúži viacerým klientom, táto konzistencia buduje dôveru: klienti vedia, že ich produkt bude spracovaný presne tak, ako je špecifikované, vždy, aj keď je to súčasť nabitého plánu viacerých produktov.

Ale čo krížová kontaminácia? To je hlavný problém pre tímy, ktoré prechádzajú medzi produktmi s veľmi odlišným zložením. Náš automatizovaný systém TFF obsahuje integrované cykly CIP, ktoré sú plne programovateľné, takže si môžete prispôsobiť koncentráciu roztoku CIP, prietok a čas kontaktu na základe predchádzajúceho produktu a nasledujúceho produktu. Napríklad, ak spracovávate dávku mAb s vysokým titrom, systém môže spustiť 2-hodinový CIP s 0,1 M NaOH, potom opláchnuť pufrom a potom pripraviť dávku vírusového vektora s kratším, jemnejším CIP, ktorý zachováva integritu kapsidy vektora. Ponúkame tiežFlexibilné filtračné zariadenia s tangenciálnym prietokoms rýchlo odpojiteľnými hadičkami a krytmi filtrov, ktoré znižujú množstvo zvyškového produktu, ktorý zostáva v systéme medzi jednotlivými šaržami, čím sa minimalizuje riziko prenosu aj pri spracovaní štrukturálne podobných produktov.

Videl som túto prácu na vlastnej koži s klientom stredne veľkej biotechnológie, ktorá vyrába vektory mAb aj adeno-asociovaných vírusov (AAV) pre klinické skúšky. Pred prechodom na automatizovaný systém TFF strávili 8 hodín výmenou medzi dávkami s 5% rizikom krížovej kontaminácie medzi ich behmi mAb a AAV. Po implementácii nášho automatizovaného systému TFF klesol čas ich výmeny na 90 minút a incidenty krížovej kontaminácie boli eliminované. Povedali nám, že teraz môžu spracovať o 30 % viac dávok mesačne, pretože strácajú menej času manuálnymi úpravami a prerábkami. To je druh efektivity, vďaka ktorému sú operácie s viacerými produktmi životaschopné.

Prostredia s viacerými produktmi samozrejme zahŕňajú aj rozsahy – od malých šarží výskumu a vývoja (mililitre) po komerčné výrobné šarže (tisíce litrov). nášPilotný systém TFFje navrhnutý tak, aby odzrkadľoval logiku riadenia našich väčších komerčných automatizovaných systémov, takže tímy nemusia znovu overovať procesy pri rozširovaní. To je rozhodujúce pre multiproduktové zariadenia, ktoré presúvajú produkty z výskumu a vývoja do komercializácie a zároveň podporujú existujúce produkty. Automatizovaná platforma zaisťuje, že parametre procesu (ako TMP, krížový prietok a objem diafiltrácie) zostanú konzistentné naprieč škálami, čo znižuje čas validácie a regulačnú záťaž.

Existuje však limit toho, čo dokáže automatizovaný TFF zvládnuť v nastaveniach viacerých produktov? Krátka odpoveď je nie – keď je systém navrhnutý s flexibilitou v jeho jadre. Pracovali sme s klientmi, ktorí prevádzkujú viac ako 15 rôznych produktov, vrátane vakcín, rekombinantných proteínov a bunkových kultivačných médií, všetko na rovnakej automatizovanej platforme TFF. Kľúčom je, že systém nie je len automatizovaný – je modulárny, so softvérom, ktorý sa ľahko aktualizuje, a procesnými komponentmi, ktoré možno rýchlo vymeniť. Niektoré novšie automatizované systémy sa dokonca integrujú s LIMS (Laboratory Information Management Systems) pre celé zariadenie, aby automaticky stiahli špecifikácie šarže, takže operátori nemusia manuálne zadávať parametre, čím sa ešte viac znižuje riziko ľudskej chyby.

Jednou z bežných mylných predstáv je, že automatizované systémy TFF sú príliš drahé pre malé zariadenia s viacerými produktmi. Keď však zohľadníte úspory nákladov v dôsledku skráteného času prechodu, nižších nákladov na pracovnú silu, menšieho počtu prepracovaní a nižšieho rizika regulačných pokút, návratnosť investícií sa často dosiahne do 18 až 24 mesiacov. Pre zariadenia, ktoré sa rýchlo škálujú alebo rozširujú svoje produktové rady, flexibilita automatizovaného systému TFF znamená, že nemusia investovať do samostatných systémov TFF pre každý produktový rad. To šetrí kapitálové výdavky a podlahovú plochu – dve veľké obmedzenia pre mnohé biotechnologické laboratóriá a výrobné zariadenia.

Ďalším bodom, ktorý treba zvážiť, je dodržiavanie predpisov. Prostredia s viacerými produktmi sú prísne kontrolované agentúrami ako FDA a EMA, ktoré vyžadujú jasnú dokumentáciu každého kroku procesu. Automatizované systémy TFF automaticky zaznamenávajú všetky parametre – TMP, prietok, objem diafiltrácie, cykly CIP – čím vytvárajú kompletnú, auditovateľnú stopu. To je obrovská výhoda oproti manuálnym nastaveniam, kde operátori musia zaznamenávať údaje manuálne, čo je náchylné na chyby a medzery. V prípade zariadení, ktoré sa pripravujú na inšpekcie, môže táto úroveň dokumentácie znamenať rozdiel medzi hladkým auditom a nákladným oneskorením.

Hovorme o výkone v reálnom svete na inom príklade: CDMO, ktoré sa špecializuje na výrobu vírusových vektorov pre génové terapie. Tieto produkty majú vysokú hodnotu (každá šarža môže mať hodnotu miliónov dolárov) a vyžadujú veľmi šetrné spracovanie na zachovanie integrity vírusu. Pred automatizáciou sa zaoberali nízkymi výťažkami vsádzky v dôsledku vysokých šmykových síl z manuálneho nastavenia čerpadla a dlhých časov spracovania. Po prechode na nášUltrafiltračný systém TFFs automatickou kontrolou strihu sa ich výťažky vírusového vektora zvýšili o 22 % a čas spracovania sa skrátil o 35 %. Teraz prevádzkujú 8 rôznych vírusových vektorových produktov na rovnakej automatizovanej platforme, pričom zmeny trvajú menej ako hodinu – niečo, čo by pri manuálnom TFF nebolo možné.

Takže, keď to všetko zhrnieme: Automatizovaný systém TFF nie je len nástrojom pre zariadenia s jedným produktom – je to prispôsobené riešenie navrhnuté na riešenie jedinečných výziev prostredia s viacerými produktmi. Štandardizuje konzistenciu procesov, skracuje časy prechodu, minimalizuje krížovú kontamináciu, podporuje viacero typov membrán a škál a poskytuje auditovateľnú dokumentáciu potrebnú na dodržiavanie predpisov. Kľúčom je výber systému, ktorý je vo svojom jadre postavený s flexibilitou, nie len automatizáciou pre automatizáciu.

Ak riadite zariadenie s viacerými produktmi a ste unavení z úzkych miest, variability a rizík, ktoré so sebou prináša manuálne TFF, odporúčam vám pozrieť sa na automatizované riešenia TFF, ktoré sú navrhnuté špeciálne pre vaše potreby. Či už pracujete na malom výskume a vývoji, pilotných sériách alebo komerčnej výrobe, flexibilný automatizovaný systém TFF vám môže pomôcť zvýšiť priepustnosť, znížiť náklady a škálovať váš produktový reťazec bez starostí s tradičnými nastaveniami TFF.

Ak sa chcete dozvedieť viac o tom, ako môže automatizovaný systém TFF podporovať vaše operácie s viacerými produktmi, kontaktujte nás, dohodnite si konzultáciu a pozrite si naše systémy v akcii. Sme tu, aby sme vám pomohli nájsť správne riešenie pre vaše špecifické produkty a potreby pracovného toku.

Referencie

1. Ratledge, C. a Kristiansen, B. (2001). Biotechnology: Komplexné pojednanie, zväzok 10: Bioprocessing. Wiley-Blackwell.
2. Todd, P. a Riggs, C. (2007). Automatizácia biofarmaceutického spracovania: Výhody a osvedčené postupy.Journal of Pharmaceutical Innovation, 2(3), 167-175.
3. EMA. (2018). Usmernenie pre kontinuálnu výrobu liekov na humánne použitie. Európska lieková agentúra.
4. Liddell, JM (2001). Tangenciálna prietoková filtrácia pre biotechnologické aplikácie.Biotechnologické pokroky, 19(2), 127-157.