GMP论坛-中国最大的GMP认证信息交流平台

搜索
查看: 369|回复: 0

基于质量源于设计路线的单抗制品细胞培养工艺研究

[复制链接]
GMP论坛网友
GMP论坛网友  发表于 2022-4-6 12:24:20 |阅读模式
前言

当前,随着国内生物医药的快速发展,越来越多的生物制药企业的产品研发进入产业化阶段。在生物制药领域里,质量源于设计(QbD)是一种系统化、结构化、基于科学和风险的药品研发方法,是一种对产品、工艺和分析方法进行科学有效管理的重要工具。目前单抗领域是生物制药行业发展最快,也是相对成熟的领域之一,关于QbD的在单抗制品的开发中应用的报道越来越多,本文简述了单抗制品细胞培养生产工艺中应用QbD的概念和初步想法。


细胞培养生产工艺

抗体药物的原液生产大体可分为上游工艺(又称细胞培养)、下游工艺(又称纯化)2个环节,每个环节都拥有其核心技术,这些核心技术环环相扣,形成了抗体药物生产企业的核心竞争力。一个典型的单抗药物的商业化生产流程-上游工艺(细胞培养)一般采用以下步骤:细胞复苏与传代→扩增培养→细胞大规模培养→细胞分离(可属于下游工艺)。


01
细胞复苏与传代

将种子放置在恒温的水浴锅中,一般温度控制在如35℃左右,预热如30min,将工作细胞库细胞进行解冻复苏,根据工艺要求控制解冻时间,然后将解冻细胞加入至培养基中,离心分离后转入摇瓶中(如250 mL),进行摇瓶传代。注意控制CO2浓度、培养温度、培养时间等因素,同时也要根据工艺的要求控制接种的密度,控制细胞活率等要求。将上述的复苏种子细胞按照一定的密度稀释至新摇瓶中(如500 mL/2000mL),控制温度、CO2浓度、溶氧浓度、培养温度、培养时间、摇床摇摆速度、pH等因素,逐渐扩增细胞数量至满足一级种子罐的接种要求。


02
扩增培养(亦称种子培养)

一级种子培养

将摇瓶种子细胞按照一定的密度接种到一级种子罐内(如20 L),控制温度、CO2浓度、溶氧浓度、培养温度、培养时间、搅拌速度、pH、培养基等因素,逐渐扩增至细胞数量满足二级种子罐的要求。

二级种子培养

将一级种子按照一定的密度接种到二级种子罐内(如50 L),控制温度、CO2浓度、溶氧浓度、培养温度、培养时间、搅拌速度、pH、培养基等因素,逐渐扩增至细胞数量满足三级种子罐的接种要求。

三级种子培养

将二级种子按照一定的密度接种到三级种子罐内(如100 L),控制温度、CO2浓度、溶氧浓度、培养温度、培养时间、搅拌速度、pH、培养基等因素,逐渐扩增至细胞数量满足细胞发酵培养的接种要求。


03
细胞大规模培养(亦称生物反应器细胞培养)

种子扩增后要进入细胞大规模培养阶段,注意控制温度、CO2浓度、溶氧浓度、培养温度、培养时间、搅拌速度、pH、培养基等因素。细胞培养结束后,可采用离心分离或澄清过滤等方法进行抗体蛋白的分离纯化。


基于QbD理念的细胞培养工艺开发

质量源于设计(QbD) 核心理念在于“质量是通过科学合理的设计得以实现的,而不是仅仅依靠最终检验出来的”。自2013年起,美国 FDA 对于新的药品批准申请,监管部门均要求采用QbD方法。近年来,QbD的理念已逐渐成为国内企业大多数药品生产和研发企业共识,在单抗制品的细胞培养工艺开发中应用的报道越来越多,基于QbD理念的药品开发基本流程,ICH Q8中提到的质量源于设计QbD的方法如下图所示 640.png

基于QbD理念的细胞培养工艺开发:首先要界定目标产品的质量概况(QTPP),即以预先设定的目标产品质量概括(QTPP)为研发的起点,在了解关键物质属性(CMA)的基础上,通过试验设计(DOE),理解产品的关键质量属性(CQA),确立关键工艺参数(CPP),在原料特性、工艺条件、环境等多个影响因素下,建立能满足产品性能的且工艺稳健的设计空间(DS),并根据设计空间,建立质量风险管理,确立质量控制策略和药品质量体系,整个过程强调对产品和生产的认识。QbD可以帮助我们更好地理解产品和工艺,增强单抗制品的稳定性,降低GMP生产的复杂性和成本等

那么细胞培养过程中设计空间如何确定一直是大家都感兴趣的话题,自从2021年6月25日,CDE发布实施《已上市生物制品药学变更研究技术指导原则(试行)》,正式在官方指导原则提到设计空间的概念,一石激起千层浪,下面我就来分享一下细胞培养过程中设计空间确定的流程,因为个人认知的局限性,如有不足,欢迎留言补充。细胞培养操作空间一般由申办者在注册时提出,监管机构(如CDE)评估和批准,在设计空间的确定过程中,需要量化不同参数对工艺过程产品表现的影响:如产量和质量,按影响程度通常分为非重要工艺参数(Non-KPP),重要工艺参数(KPP)、关键工艺参数(CPP),细胞培养过程中设计空间(DS)确定流程一般如下(可供参考),
01
评估细胞培养过程中所有工艺过程参数

首先以适当的评估工具(如FMEA)评估细胞培养过程中所有工艺过程参数,确定细胞培养工艺表征中需要研究的参数,因不同生物制品自身特点不同,细胞培养过程中工艺过程参数也会有所差别,评估后的工艺表征中需要研究的参数也会有所差别。因此相关研究人员须具备足够的培养工艺知识积累、风险评估和风险管控的能力。在实施评估时,基于风险,前瞻性设计研究方案,开展充分的研究,不同阶段细胞培养,评估的参数对象也会有所差别,一般情况下分细胞复苏与传代、各级种子培养、细胞大规模培养分别进行评估细胞培养过程相关工艺过程参数,如某药企大规模生产阶段细胞培养过程相关工艺过程参数如下表:


640 (1).png
02
建立工艺缩小模型

其次建立工艺缩小模型;在缩小模型基础上,进行试验设计(DOE)参数筛选实验,去除非重要工艺参数(Non-KPP),确定重要工艺参数(KPP),对影响产品质量的参数进行响应曲面设计(RSM)实验设计,建模,确定关键工艺参数(CPP)操作空间,如在风险评估阶段确定了生产培养步骤中的4个潜在的关键工艺参数(CPP)(IVCD、Culture duration、pH和Temperature),最后进行最差条件实验进行操作空间确认,确认的范围如下表:


640 (2).png
本文旨在知识共享,无任何商业用途,如涉及侵权,请及时联系小编。


您需要登录后才可以回帖 登录 | 立即注册

本版积分规则

Copyright © 2001-2013 Comsenz Inc.Powered by Discuz!X3.4
手机触屏版小黑屋GMP论坛
快速回复 返回顶部 返回列表