Küçük, dinamik biyofarma tesislerinde üretim hızlanıyor

Monoklonal antikorlar (mAbs), bakteriden üretilen aşılar ve terapötik memeli hücrelerine talep arttığı için, biyofarma endüstrisinde hızlı ürün çıkışı kritik bir önem kazanmıştır. Biyofarma protein ürünlerinin yıllık çıktı miktarları, dünya çapında 17 milyon litrenin üstündedir. Oldukça yoğunlaştırılmış, devamlı hücre ayrıştırması için tasarlanmışGEA kytero tek-kullanımlı perfüzyon separatörleri, gibi yenilikçi çözümler, bu dinamik piyasada sermayeleşmeye çalışan ve başarılarını sağlam, ölçeği büyütülebilir çıkış yönü prosesleriyle büyütmek isteyen üreticilerin ihtiyaçlarına cevap veriyor. Yeni perfüzyon separatörleri, ürün çıktı miktarlarını katlayarak arttırmak, eşsiz bir üretkenlik elde etmek ve tıbbi enstitülere ve hastalara daha hızlı hizmet vermek için çığır açan bir yaklaşım sunmaktadır. 

Devamlılık, maliyet-etkinliği anlamına geliyor

Devamlı işleme, üretim sürelerini optimize eder ve biyofarma proses çalışmalarını başlatmak için gereken çaba miktarını azaltır. Operatörlerin farklı hücreleri ayrıştırmak ve ürün içeren medyadan hedef proteini -aktif farmasötik içeriği - toplamak için artık üretim partisinin bitmesini beklemesine gerek kalmıyor. Hücreleri bertaraf etmek yerine bunları biyoreaktöre geri gönderiyor, böylece üretimin -saatler veya günler yerine - haftalar boyu devam etmesini ve ilk günden itibaren ürün randımanı alması sağlanıyor. 

Bu yenilik, yeni ürünlerin pazara daha hızlı ulaşmasını ve mevcut ürünlerin de değerli zamanı kaybetmeden teslim edilmesini sağlıyor. Daha da önemlisi, aynı kültür hücreleri bütün haftalar süren proses çalışması boyunca yeniden kullanılıyor ve müteakip üretim partileri için yeniden kültürlenmesine gerek kalmıyor. 

Devamlılık, maliyet-etkinliği anlamına geliyor ve geçmişte sadece daha büyük operasyonlar bu yaklaşımdan faydalanabiliyordu. Bu durum, söz konusu teknolojiyi daha sınırlı alan, çok az iş gücü, karmaşık iş akışı ihtiyaçları ve sert bir rekabet ile öne çıkan daha küçük farma şirketlerinin kullanımına sunan yeni tek-kullanımlı perfüzyon separatörleri ile değişiyor. Bu şirketler, anahtar işleme görevleri için modern, tek-kullanımlı ekipmana güvenme eğilimi gösteriyorlar. Onlar için ek alan, yardımcı hizmetler, iş gücü ve zaman gerektiren detaylı temizlik döngüleri genellikle yorucu oluyor. 2021 yılında tek kullanımlı separatörler, parti bazlı işleme için disk kümeleri ayrıştırma teknolojisini ilk kez daha küçük ARGE veya üretim tesisleri için ulaşılabilir hale getirerek yüksek verimlilik, üstün bir esneklik ve basitleştirilmiş bir işletim sunmuştur. Yelpazedeki - türünün ilk örneği olan - yeni, tek-kullanımlı separatörler, hedefi devamlı üretim olan küçük tesislerin de bunu elde etmesini sağlıyor.

Mevcut biyofarma prosesleri 

Hücrelerin biyoreaktörde kültürlenmesi ve daha sonrasında ürün proteinin hasat edilmesi, biyofarma üretimindeki anahtar çıkış yönü prosesidir. Reaktördeki üstel hücre gelişimini müteakip olarak hücrelerin hazneden alınıp, kültür medyasından ayrıştırılması gerekir - perfüzyon işlemesi bu prosesi optimize edebilir. Ancak geçmişte, perfüzyon kuruluma geçiş aşırı derecede pahalı ve riskli görünüyordu. Çoğu farma imalatçısının - ve hatta daha büyük olan tesislerin bile - tereddüdünün ana sebebi de buydu. Tek kullanımlı perfüzyon üniteleri, nispeten daha az çaba ve maliyetle perfüzyon işlemesine giriş imkanı sağlıyor, bu prosesteki tipik başlangıç bariyerlerinin çoğunu ortadan kaldırıyor. Tipik işleme seçeneklerinde yapılan bir araştırma, aşağıdaki resmi ortaya çıkartıyor:

İnokülüm (başlangıç hücreleri) hazırlamaHücre kültürü ve ayrıştırması için hangi proses kurulumu kullanılırsa kullanılsın, hazırlık değişmez: Dondurularak saklanmış hücre şişesinden alınan hücrelere bir inkübatör çalkalayıcıya yerleştirilen çalkalama kaplarında bir ön-kültürleme yapılır. Geçitleme (medyanın çıkartılması ve hücrelerin yeni büyüme medyasına yerleştirilmesi), inokülasyon öncesinde hücre soyunun çoğaltılması için standartlaştırılmış aralıklarla (örn. iki güne bir) yapılabilir. 

Seçenek 1: Parti bazlı işlemeARGE'ye yönelik olarak basit parti bazlı proses, hücre kültürü ve ayrıştırması için en verimli metot olabilir. Hücre kültürü yedi günden daha kısa bir süre veya sadece bir kaç saat için aktif olabilir, daha sonra hücreleri ayırmak ve istenilen ürünü izole etmek için küçük bir separatöre veya diğer bir hücre muhafaza ünitesine alınır. Bu prosedürün anahtar avantajı, kurulumunun ve kontaminasyonu önlemenin kolay olmasıdır. 

Seçenek 2: Parti bazlı besleme işlemesiParti bazlı hücre üretim prosesleri, substrat medyası içindeki besinler harcanmadan ve hücre canlılığını etkileyen hücre metabolizmasının toksik yan ürünleri öngörülen limiti aşmadan önce belirli bir süre dayanabilir. Parti bazlı besleme prosesi ile bu süre sınırlaması, 15 günden daha fazlasına uzatılabilmektedir. Bu, karmaşık planlarda öngörüldüğü şekilde biyoreaktör içindeki medyanın devamlı şekilde ayrı bir depodan gelen yeni substrat ile değiştirilmesi ile gerçekleştirilir. Bu prosedür, toksik parçacıkları çıkartarak partiyi aktif tutmak için gereken yeterli besini ekler, ancak besleme hacminin kültürü fazla seyreltmeden dikkatlice dengede tutulması gerekir. Partinin tamamı işlendikten sonra ürün, aynı standart parti prosesinde olduğu gibi hasat edilir. Parti bazlı besleme işlemi zorlu olmasının yanı sıra ticari-kapasitede üretim için uygundur. Yeterli hücre yoğunluğu ve ürün titresi ile yüksek kalitede sonuçlar sağlar.

Seçenek 3: Perfüzyon işlemesiPerfüzyon kurulumunu yeni GEA kytero perfüzyon separatörü gibi bir çözümle birlikte kullanmak, hücre kültürü operasyonlarının haftalarca uzatılmasına imkan verir. Biyoreaktör içinde bulunan ve hücreleri, hücre ürünlerini ve besinleri içeren medya, devamlı olarak perfüzyon separatörüne verilerek derhal değerli ürün çıktısı elde edilir. Tükenen medya, hasat edilen ürünle birlikte reaktöre yeni medya ekleme hızında toplanır, böylelikle reaktör içindeki kültür medyası hacmi sabit tutulur. Değişim hızı, günlük hazne hacmi olarak adlandırılır. Ayrıştırılan hücreler, biyoreaktöre bağlanana özel bir kanala sahip separatör ünitesinden, canlı hücre kaybı olmaksızın geri gönderilir. 

 

Perfüzyonun gerçekleştirilmesi: Yüksek verimli disk kümesi ayrıştırması 

Hücrelerin ayrıştırılması için partikülleri boyutuna göre ayıran dönüşümlü teğet akış filtrelemesi veya teğet akış filtrelemesi de dahil olmak üzere bir çok metot mevcut olmakla birlikte, disk kümeli ayrıştırmada partikülleri kütleye göre ayrıştırmak için santrifüj gücü kullanılmaktadır. 
Bu teknolojilerden ikincisi, on yıllar boyunca GEA ayrıştırma mühendisleri tarafından iyileştirilmiş ve dünya çapında endüstriyel farma operasyonlarında kullanılmakta olup, verimlilik, esneklik ve alan bakımından avantajlar sunmaktadır. Disk kümeli ayrıştırma, yüzde 99 katı madde tutuşu ile istisnai yükseklikte hücre yoğunluğu ve ürün randımanı sağlamaktadır. Kütlede küçük farklılıklar olacak şekilde ayarlanabilmekte, böylece günlük olarak değişebilen karmaşık otomatik ayrıştırma işlemlerine olanak sağlanabilmektedir. Sürtünmesiz ve düşük parçalama etkili mekanik konseptler, maksimum hücre canlılığı için minimum sıcaklık artışı sağlamaktadır.

Çığır açan tek kullanımlı rahatlıkGEA kytero serisinde şirketin kendini kanıtlamış disk kümesi teknolojisi, disk kümesi teknolojisinin tamamını içeren, kullanımı kolay tek kullanımlı özellik ile özellikle kompakt makinelere dönüştürüldü. Bu özellik ve ilgili tüm besleme ve boşaltma hatları - yani ürünle temas eden tüm parçalar - maksimum rahatlık ve kontaminasyon güvenliği için üretimden sonra kolaylıkla değiştirilmektedir. Gama-uygulaması yapılmış değişim kartuşları opsiyonel olarak mevcuttur. 
Bu serideki yeni çıkan perfüzyon separatörleri, orijinal parti beslemeli ayrıştırma modelleri ile aynı avantajları sunmaktadır: Hijyenik temizlik veya otoklav işlemi gerektirmez, böylelikle makine, dakikalar içinde bir sonraki devamlı proses çalışmasına hazır hale gelebilmektedir. Separatörler, elektrik ve hava beslemesi haricinde herhangi bir yardımcı hizmet gerektirmez. Özellikle klasik filtreleme sistemleriyle kıyaslandığında her tesise uyar. Bütün disk kümeli separatörlerde olduğu gibi, filtre değişimi için alan veya iş gücü gerektirmez.  
Kompakt, kapalı, yüzde 100 kontaminasyonsuz ayrıştırma ünitesi sistemine ek olarak GEA kytero makineleri, kontaksız tahrik sistemine sahip olup, biyokontaminasyondan koruma için ideal bir destek sağlar. 

Perfüzyona başlama ve ölçek büyütme

GEA kytero perfüzyon separatörleri, 500-litre ile 2,000-litrelik biyoreaktörler için iki ayrı değişkenle mevcuttur ve böylece ekonomik olarak azaltılmış miktarlardaki pahalı hücre soylarıyla uygulama yapmayı mümkün kılmaktadır. Hem parti hem perfüzyon test proseslerine uygun olan, en küçük ARGE laboratuvar uygulamalarına yönelik yeni bir separatörün 2025 başında çıkması bekleniyor.  
GEA kytero makinelerinin test kullanıcıları, mevcut sınırlamaların üstesinden geldiğini tespit etmişlerdir. Bu proses bileşenleriyle elde edilen test ve üretim sonuçları, büyük ölçekli tek kullanımlı model çeşitlerine ve hatta tanınmış GEA aseptik farma ve GEA pure farma serisindeki klasik paslanmaz çelik separatörlerle endüstriyel üretime büyütülebilmektedir - ancak güvenli bir proses transferi ve doğrulama sağlayan disk kümeli ayrıştırma teknik prensibi her zaman korunmaktadır.
Biopharma manufacturers aiming to establish perfusion processes and expand their position in the dynamic pharma market are encouraged to explore the benefits of single-use perfusion technology in their operations.