Herausforderungen mit Skalierbarkeit in der Biopharma-Herstellung meistern

Neuauflage von Plato

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Der 3M™ Harvest RC Chromatographic Clarifier ermöglicht eine höhere Effizienz bei der Produktion von mAbs. Kredit: 3M.

Die Nachfrage nach mAbs steigt, da sie Patienten gezielte Behandlungen für ein breites Spektrum schwerwiegender Gesundheitszustände und Krankheiten bieten.

Seit der Zulassung der ersten mAb-Therapie im Jahr 1985 sind weltweit mehr als 100 mAb-Behandlungen verfügbar, Hunderte weitere befinden sich entweder in der Entwicklung oder warten auf die Zulassung. Experten gehen davon aus, dass die aktuelle Zahl in der Pipeline weit über 900 liegt.

Um der steigenden Nachfrage gerecht zu werden, muss die Produktionskapazität steigen. Die Skalierung von Prozessen auf einen Produktionsmaßstab ist jedoch alles andere als einfach. Es ist ein komplexer Vorgang, der sich als sehr teuer und zeitaufwändig erweisen kann.

Das Potenzial von mAb-Therapien zur Behandlung von Erkrankungen mit begrenzten Möglichkeiten bedeutet jedoch, dass Biopharmaunternehmen erhebliche Ressourcen in die Entwicklung investieren.

Die Herausforderungen bei der Skalierung der mAbs-Therapieproduktion

Bei der Entwicklung eines mAb-Therapeutikums gab es traditionell Unstimmigkeiten zwischen frühen Laborprozessen, Pilotprozessen und kommerzieller Herstellung. Beispielsweise führt die Verwendung von Batch-Zentrifugation und Mikrofiltration zur Klärung während der Entdeckungs- oder Hochdurchsatz-Prozessentwicklungsphase eines Projekts und die Umstellung auf Tiefenfiltration oder kontinuierliche Zentrifugation in einer späteren Phase zu Inkonsistenzen im Verunreinigungsprofil, das der nachgelagerte Prozess haben muss bewältigen.

„Es gibt gute Werkzeuge für die Entwicklung von Zellkultur und Chromatographie im kleinen Maßstab mit hohem Durchsatz. Aber bis vor kurzem gab es nichts zu klären. Dieses Problem ist besonders deutlich bei der Zentrifugation, wo sich die Leistung in Bezug auf Partikelentfernung und Zellscherung in Kleinserien-Zentrifugen stark von den kontinuierlichen Zentrifugen unterscheidet, die im Produktionsmaßstab verwendet werden“, erklärt Dr. Hani El-Sabbahy, Advanced Application Engineering Specialist von 3M.

„Das kann zu Problemen führen, da das Verunreinigungsprofil des geklärten Materials, sowohl in Bezug auf unlösliche Partikel als auch lösliche Verunreinigungen, das zur Entwicklung Ihres nachgelagerten Prozesses im kleinen Maßstab verwendet wird, sich stark von dem größeren Labor- und Pilotmaßstab unterscheidet. Daher bewegen sich die Torpfosten, wenn Sie skalieren.“

Diese Faktoren können eine Reihe von Problemen verursachen, darunter Probleme mit der Stabilität der Zellkulturflüssigkeit, der Produktqualität (aufgrund der Freisetzung von abbauenden Enzymen infolge der Zellscherung) und suboptimaler nachgeschalteter Prozesse, die darauf ausgelegt sind, nicht repräsentative Verunreinigungsprofile zu beseitigen.

„Der nachgelagerte Prozess ist langwierig und kompliziert, da es sich um eine komplexe Mischung aus biologischen Molekülen und natürlich um einen hohen Reinheitsgrad handelt, der erforderlich ist, um sicherzustellen, dass Therapeutika einem Patienten sicher verabreicht werden können“, erklärt Dr. El-Sabbahy.

„Diese Prozesse sind teuer aufgrund ihrer: Länge und Komplexität; begrenzte Automatisierung, die viel Bedienerzeit erfordert; und die Tatsache, dass nachgelagerte Prozesse immer noch überwiegend im Batch-Modus betrieben werden und keine geschlossenen Systeme sind, was eine Reinraumumgebung erfordert“, fügt Dr. El-Sabbahy hinzu. „Darüber hinaus benötigen Chargenprozesse große Vorratstanks für Puffer und Produktzwischenprodukte.

„Es gibt ein ständiges Streben nach Prozessintensivierung, um die Herstellungskosten zu senken. Prozessintensivierung bedeutet im Wesentlichen, mehr Produkte mit weniger Ressourcen herzustellen. Dies kann auf verschiedene Weise erreicht werden, z. B. durch kontinuierliches oder halbkontinuierliches Arbeiten oder durch den Einsatz von Technologien, die es ermöglichen, Schritte zu kombinieren, um die Gesamtzahl der Grundoperationen im Prozess zu reduzieren.“

Steigerung der Effizienz und Konsistenz bei der Herstellung von mAbs

Um einige dieser Herausforderungen bei der mAb-Herstellung anzugehen, hat 3M seinen 3MTM Harvest RC Chromatographic Clarifier entwickelt, eine speziell entwickelte einstufige Lösung, die eine vorhersagbare Leistung über verschiedene Maßstäbe hinweg bietet.

Harvest RC ermöglicht auch einen konsistenten Ansatz zur Klärung von der Entdeckung und den Hochdurchsatz-Prozessentwicklungsphasen eines Projekts bis hin zur Herstellung, wodurch sichergestellt wird, dass die Arbeit in diesen frühen Phasen an Material mit einem repräsentativen Verunreinigungsprofil für das in der Herstellung zu sehende erfolgt. Es reduziert auch die Anzahl der für die Klärung erforderlichen Schritte, erhöht die Ausbeute, reduziert den Fußabdruck und reduziert die Menge an Abfallmaterial.

„Es ist ein anderer Klärungsansatz, bei dem faserbasierte Chromatographie verwendet wird, um Zellen, Zelltrümmer und lösliche Verunreinigungen einzufangen. Neuartige Einwegtechnologien wie 3M™ Harvest RC können helfen, Prozesse zu intensivieren, indem sie die Anzahl der für die Klärung erforderlichen Schritte reduzieren, was Produktverluste reduziert, die erforderliche Bedienerzeit reduziert und den Platzbedarf sowohl in Bezug auf den Betrieb der Kläreinheit verringert selbst und die zum Spülen benötigte Wassermenge“, fügt Dr. El-Sabbahy hinzu. „Es wurde speziell für Zellkulturen mit hoher Zelldichte entwickelt, um mit den Zellmengen fertig zu werden, die bei der Herstellung monoklonaler Antikörper immer häufiger vorkommen, da biopharmazeutische Unternehmen ihre Upstream-Prozesse intensivieren.“

Um mehr darüber zu erfahren, wie der chromatographische Clarifier 3MTM Harvest RC die Effizienz bei der Herstellung von mAb-Therapien steigern kann, laden Sie dieses speziell in Auftrag gegebene Whitepaper herunter.