Biomanufatura comercial com tecnologias de uso único
Jan Schäfer, Sartorius Stedim Biotech
O mercado biofarmacêutico global continua a crescer e tem sido dominado por produtos de alto volume, como anticorpos monoclonais. Na próxima década, entretanto, os biofabricantes prevêem que seus dutos se tornarão mais diversificados. Produtos de baixo volume e altamente potentes entrarão no mercado e podem exigir novos processos e escalas de fabricação menores.
Tem havido um aumento em toda a indústria na adoção de tecnologias de uso único para a produção comercial desses biofármacos necessários em baixos volumes. Um de nossos clientes multinacionais adotou um conceito de plataforma de uso único que lhe permitirá usar as mesmas configurações de processo para desenvolvimento e manufatura GMP em suas localidades globais.
O conceito de plataforma de nossos clientes usa biorreatores de uso único de 100 L, 500 L e 2 kL para a produção de fases clínicas e suprimentos comerciais. Ele incorpora as tecnologias de uso único mais recentes disponíveis no mercado e uma nova abordagem para processamento asséptico e fechado que minimiza a carga biológica e melhora a segurança.
Fazendo a transição para tecnologias de uso único
A tecnologia de uso único está se tornando onipresente na indústria de biomanufatura. As empresas o consideram complementar e, em alguns casos, uma alternativa aos equipamentos tradicionais de aço inoxidável para a fabricação comercial de produtos de menor volume. Até recentemente, as instalações para a produção comercial de produtos biológicos continham grandes biorreatores de aço inoxidável, muitas vezes com volumes de trabalho de 15.000 L ou mais. Eles foram normalmente projetados para acomodar processos com títulos de cultura de células abaixo de 4 g / L. No entanto, o custo de construção de instalações como essas pode ultrapassar US $ 500 milhões e levar até cinco anos. Um componente significativo do custo e da pegada da instalação foi dedicado aos serviços públicos para a produção de soluções WFI, HVAC, vapor limpo e CIP.
Os avanços no desenvolvimento de bioprocessos estão levando a títulos mais altos e maior produtividade. Os títulos dos sistemas de produção baseados em CHO aumentaram nos últimos anos e hoje estão em média na faixa de 6-8 g / L. Esses desenvolvimentos, juntamente com uma diversificação crescente de formatos de moléculas produzidos em cultura de células, mudarão o panorama da biofabricação. Novos requisitos podem ser atendidos com biorreatores menores e mais flexíveis estabelecidos em instalações descartáveis. Nessas instalações, diferentes tamanhos de biorreatores podem ser trocados e permitem que os gerentes modulem a capacidade de produção para corresponder às flutuações na demanda do produto. Além de maior flexibilidade, as instalações descartáveis são menos complexas para projetar e têm custos iniciais de investimento mais baixos. Eles são mais rápidos de construir, comissionar e lançar. O tempo necessário para trocas entre produtos é significativamente reduzido, permitindo que mais lotes sejam executados a cada ano em instalações de vários produtos.
Considerações para fabricação comercial com tecnologia de uso único
Nosso cliente multinacional concluiu a instalação de sua fábrica de uso único de 2.000 L na Ásia no primeiro semestre de 2017. A adoção da abordagem de plataforma está permitindo que a empresa transfira processos de outras localidades para esta instalação de maneira transparente. A prototipagem da tecnologia upstream e downstream e o design de consumíveis foram concluídos no início de 2016. O Teste de Aceitação da Instalação (FAT) e o Teste de Aceitação do Local foram realizados durante o segundo semestre de 2016, permitindo que a qualificação do processo começasse no início de 2017. No primeiro Por exemplo, uma única linha de produção de 2 kL foi instalada com a opção de expansões adicionais.
Para facilitar a transferência de processos em toda a rede de manufatura global da empresa, nosso cliente trabalhou com a Sartorius Stedim Biotech (SSB) para padronizar os muitos projetos de consumíveis que estavam em uso anteriormente. Isso permite que os consumíveis sejam transferidos entre as instalações ou entre as operações da unidade, conforme a necessidade. Ter uma caixa de ferramentas de consumíveis padronizada está apoiando as atividades de planejamento de demanda global de nossos clientes. Além disso, o uso dessas soluções pré-projetadas melhora a robustez e a garantia do fornecimento, ao mesmo tempo que reduz os prazos de entrega.
Soluções inovadoras de uso único
SSB foi capaz de apoiar ainda mais nosso cliente, projetando soluções inovadoras para os desafios de processamento. A Sartorius configurou um sistema Flexact® para realizar colheitas automatizadas do biorreator de uso único em escala comercial. Esta configuração incorpora novos sensores de pressão e fluxo de uso único, um trem de filtro de profundidade de dois estágios e um skid de filtro final composto por filtros de membrana de 0,2 e 0,1 mícron que podem ser testados prontamente quanto à integridade. O sistema Flexact® e os consumíveis associados foram projetados pela SSB para se adequar à plataforma do cliente. Este equipamento pode realizar filtração profunda, nanofiltração, ultrafiltração e etapas de ajuste de solução dentro do processo downstream.
A SSB também está trabalhando em conjunto com esse cliente para desenvolver soluções de filtração estéril de uso único em larga escala. A tecnologia desenvolvida pode ser irradiada com radiação gama e a integridade testada antes e depois do uso. O sistema é extremamente flexível e permite aos usuários instalar nove diferentes cápsulas de filtro de diferentes tamanhos e ainda é uma única peça de equipamento com uma entrada e saída. SSB fornece o coletor de filtro com as válvulas necessárias pré-instaladas e filtros para teste de integridade Maxicaps® MR pré-anexado
Novas competências para a execução de projetos de uso único
Este e outros projetos realizados comprovaram que os protocolos convencionais de gerenciamento e execução de projetos desenvolvidos para a construção de instalações de aço inoxidável não são adequados para projetos de engenharia de uso único. Esses métodos de execução tradicionais não permitem que os engenheiros aproveitem totalmente a flexibilidade e a velocidade de implementação que as tecnologias de uso único permitem.
As equipes de projeto na indústria de biomanufatura precisam desenvolver novas competências que permitam reunir hardware, software e wetware simultaneamente. Isso contrasta com a abordagem sequencial mais tradicional que eles usavam no passado. A aplicação de técnicas de 'casamento de sistema', bem estabelecidas na indústria automotiva, ajudará a reduzir os riscos e acelerar a execução do projeto de uso único.
Conclusão
Em resumo, vemos que as tecnologias de produção de hoje com fermentadores de aço inoxidável de alto volume são complementadas e coexistirão com o uso de plataformas de produção descartáveis para pesquisa e fabricação clínica e para a fabricação comercial de moléculas de alto volume e pequeno volume. O uso de sistemas modulares permite que a indústria estabeleça instalações flexíveis, mesmo na escala de biorreator de 2.000 litros. Um conceito robusto para processamento de sistema fechado é necessário para a fabricação comercial usando descartáveis. As tecnologias de uso único exigem novas competências das equipes de engenharia para a concepção e execução de projetos de engenharia de bioprocessos. Faz sentido desenvolver essas competências juntos em uma abordagem de parceria entre fornecedor e cliente.