Опубликовано: «Фармацевтические технологии и упаковка» №4, 2024.
Скачать оригинал статьи
Современное практическое решение обеспечения процессов производства моноклональных антител на основе передовых изоляторных технологий от компании ESCO
Александр Усатов, к.х.н, АНО «АВТех», г. Москва
Дмитрий Грудинин, Esco Eastern Europe
Анастасия Молчанова, Esco Eastern Europe
Рассматриваются практические вопросы использования новейших изоляторных технологий при разработке препаратов на основе моноклональных антител для организации экспериментального и опытно-промышленного их производства в соответствии с нормативно-правовыми документами и текущими стандартами надлежащей производственной практики (НПП/GMP) с максимально качественным обеспечением индивидуальных требований заказчика.
За последние десятилетия, благодаря прорывам в биотехнологии и генной инженерии, были разработаны и нашли широкое применение принципиально новые лекарственные препараты на основе моноклональных антител (МКАТ), которые, ввиду своей высокой специфичности по отношению к патогенным клеткам, стали самым перспективным инструментом в борьбе с трудно излечимыми болезнями. Моноклональные антитела — это новейшее инновационное достижение медицины, которое позволило выйти на новый уровень в терапии широкого круга наиболее тяжелых заболеваний, таких как злокачественные новообразования, орфанные заболевания, аутоиммунные нарушения, заболевания сердечно-сосудистой системы, воспалительные реакции различного генеза, некоторые вирусные инфекции и многое другое.
Лекарственные препараты на основе моноклональных антител являются наиболее дорогостоящим, высокотехнологичным, продаваемым и перспективным сегментом отечественного и мирового фармацевтического рынка, занимая ведущее положение и отличаясь большим темпом развития относительно других лекарственных препаратов [1-3]. По данным Государственного реестра лекарственных средств, на территории России сейчас зарегистрированы лекарственные препараты на основе МКАТ, соответствующие 70 международным непатентованным наименованиям, из них по 39 обеспечена технологическая возможность локального производства с различных стадий [3]. Согласно статистике последних лет количество препаратов на основе МКАТ, находящихся на разных ступенях разработки, превышает 570.
Моноклональные антитела — это тип иммунных белков, производимых в лаборатории для имитации действия естественных антител, которые иммунная система организма использует для выявления и нейтрализации патогенных агентов, таких как вирусы, бактерии и раковые клетки. Термин "моноклональный" относится к процессу создания точной копии (клона) клеток, вырабатывающих антитела. Для того, чтобы произвести лекарственный препарат, содержащий искусственные моноклональными антитела, необходимо вырастить клеточную линию, которая будет стабильно производить их.
Лекарственные препараты на основе МКАТ, в силу своей белковой природы, требуют определенных условий хранения и обращения – в защищенном от света месте при температуре от 2 до 8°С, не допуская замораживания. Их производство, испытания, транспортировка и хранение на территории РФ регламентируются в соответствии с ОФС «Моноклональные антитела для медицинского применения» [4], в которой конкретно указано, что производство моноклональных антител должно осуществляться в условиях соблюдения правил надлежащей производственной практики (НПП/GMP), утвержденных приказом Министерства промышленности и торговли РФ от 14 июня 2013 г. N 916 [5]. Характерно, что, например, в странах-членах Организации экономического сотрудничества и развития (ОЭСР) для этих целей используются уже требования новейших стандартов качества, таких как cGMP (current Good Manufacturing Practice).
В настоящее время для сохранения высокого качества, соответствия актуальным требованиям и стандартам в области фармацевтики и биотехнологии, широко используются фармизоляторы, которые стали важным компонентом современной фармацевтической индустрии, обеспечивающим безопасность производственных процессов, минимизацию рисков контаминации, защиту персонала и окружающей среды от потенциальной опасности.
Компания ESCO по праву считается одним из ведущих мировых лидеров в области разработки, конструирования и производства оборудования для фармацевтики, биотехнологий и медицины, отличительной чертой которой является оперативное реагирование на актуальные запросы со стороны представителей данных отраслей по обеспечению задач апробации и внедрения своих перспективных и наиболее инновационных научно-практических разработок соответствующим высокотехнологичным оборудованием. При этом компания предлагает со своей стороны самые современные и практичные решения для этих целей.
Рис. 1. Асептический изолятор с турбулентным потоком (TFAI™); Платформенный изолятор общего назначения (GPPI); Платформенный изолятор расширенного назначения (APPI).
Несмотря на весьма широкий и, казалось бы, всеобъемлющий ассортимент изоляторов различного назначения, таких как Платформенный изолятор для здравоохранения Isoclean® (HPI-G3) с фильтром или без фильтра под рабочей зоной; Изоляторы для медицинских платформ Isoclean® (HPI-IS/ HPI-IS-BVP), Изоляторы барьерного типа - (CBI/ CBI-U/ CBI-T/ CBI-H/ CBI-III), Изолятор для взвешивания и дозирования (WDCI), Изолятор для приготовления лекарственных средств Streamline® (SCI), Асептический сдерживающий изолятор (ACTI) и др., в связи с растущим значением и стремительным развитием клеточных технологий, требующих не только обеспечения стерильности и защиты продукта, но и обеспечение защиты асептического процесса или его отдельных критических стадий, компания в 2016 - 2018 гг. начинает предлагать изоляторы с возможностью встраивания дополнительного специализированного оборудования. Например, асептический изолятор с турбулентным потоком (TFAI™), включающий мониторинг температуры и относительной влажности (Рис. 1), имеет опциональный фланец Pod, который позволяет интегрировать другое оборудование в основании и в задней части изолятора. Следует также отметить изоляторы с предустановленным оборудованием специального назначения.
Платформенный изолятор общего назначения (GPPI) (Рис. 1) — это гибкий универсальный изолятор с однонаправленным ламинарным воздушным потоком, который можно использовать на стадиях асептической обработки: от дозирования или розлива стерильных субстанций, до тестирования стерильности, в качестве одного из испытаний «годен или нет» для выпуска партии асептического материала. В 2018 г компанией разработан Платформенный изолятор расширенного назначения (APPI), Рис 1, который предназначен для защиты асептических процессов и уже включает специализированное интегрированное оборудование для задач клеточных технологий: интегрированный инкубатор CO2 для научных исследований, выращивания и поддержания клеточной культуры; интегрированную центрифугу для исследования и очистки клеток, субклеточных органелл, вирусов, белков и нуклеиновых кислот; интегрированный счетчик нежизнеспособных частиц для отбора проб воздуха; интегрированный слив с наклонным основанием камеры для единой точки слива.
В 2019-2020 гг. компания запускает новую линейку изоляторов биотехнологической направленности в категории Изоляторы для работы с клетками (CPI), Рис 2, представляющих собой интегрированную систему, объединяющую несколько типов оборудования в одно общее изолирующее устройство, и предназначенную, в том числе, для производства моноклональных антител. Серия CPI имеет высокую модульность и легко адаптируется под индивидуальные требования клиента. В эти изоляторы можно встроить общее биотехнологическое оборудование, такое как CO2 инкубатор и центрифуга, как показано на Рис. 3, а также специализированное оборудования используемое в клеточных технологиях. Изолятор серии CPI также может быть преобразован в инкубатор-изолятор, способный контролировать температуру, относительную влажность, концентрацию CO2, и вытеснять избыточный O2. Кроме того, такой инкубатор может вмещать различные биореакторы, такие как волновые, встряхивающие, орбитальные и другие типы биореакторов. Таким образом, клиенты могут легко выбрать базовый изолятор в зависимости от требований своего технологического процесса и дооснастить его путем интеграции дополнительного оборудования для клеточной технологии и терапии от компании Esco, или использовать его в качестве автономного изолятора с устройствами сторонних производителей.
Рис. 3. Изолятор CPI с встроенным оборудованием, включая CelCulture® CO2 инкубатор и Versati™ центрифугу
Ярким примером такого подхода является актуальная разработка компанией Esco проекта кастомизированного изолятора для работы с банком клеток, к которому изначально предъявлялись следующие требования:
- Возможность работы двух операторов в процессе культивации клеток;
- Непрерывность рабочей сессии с исключением дозагрузки материалов;
- Соответствие технического исполнения изолятора и ключевых характеристик требованиям НПП (GMP) и cGMP;
- Интеграция системы управления изолятора с SCADA-системой [6] клиента для регистрации всех рабочих параметров и сигналов тревог;
- Видео регистрация рабочего процесса;
- Защита рабочего процесса с использованием ламинарного воздушного потока и биодеконтаминации рабочего пространства парами пероксида водорода;
- Интеграция в конструкцию изолятора необходимого дополнительного оборудования.
Чтобы детализировать конфигурацию, состав и техническое оснащение планируемого изолятора, а также для определения всех необходимых параметров встраиваемого оборудования, которое должно полностью и максимально точно удовлетворять реализуемому процессу, были определены основные стадии рабочей сессии, осуществляемой в изоляторе: 1. Восстановление клеточных культур (размораживание в термостате; культивирование в колбе 125 мл; подсчет клеток и мониторинг рабочих параметров); 2. Накопление биомассы и формирование клеточного пула, часть 1 (перенос клеточной культуры в колбу на 1000 мл и культивирование; подсчет клеток и мониторинг рабочих параметров); 3. Накопление биомассы и формирование клеточного пула, часть 2 (последующий перенос клеточной культуры в четыре колбы по 1000 мл и культивирование; подсчет клеток и мониторинг рабочих параметров); 4. Криоконсервация клеточной культуры (центрифугирование полученной клеточной культуры, удаление надосадочной жидкости; добавление криоконсервирующей среды и розлив в криопробирки). На основе данной информации и консультативных встреч с заказчиком специалистам компании удалось сформировать индивидуальное решение, которое полностью удовлетворяло всем требованиям пользователя изолятора в плане оснащения, интеграции дополнительного оборудования и реализации целевого процесса. Концептуальный проект этого изолятора представлен на рисунке 4.
В данном решении в качестве исходной платформы использован изолятор для работы с клетками Esco CPI (Cell Processing Isolator) c двумя рабочими камерами (5) и (10), оснащенными тремя и двумя перчатками, соответственно, и объединенными в единое рабочее пространство. Несмотря на то, что предложение использовать одну рабочую камеру на 5 перчаток в какой-то степени является проблемным и спорным решением (т.к большой размер камеры приводит к сложностям с сохранением ее герметичности из-за меньшей жесткости корпусных деталей), отсутствие разделения рабочих камер позволяет удобно и быстро передавать материалы из одной рабочей зоны в другую. Справа от рабочей камеры на две перчатки расположена передаточная камера (8) с одним перчаточным портом, который облегчает манипуляции оператора при передаче материалов из рабочих камер на промежуточных стадиях рабочей сессии.
Во всех камерах реализован однонаправленный воздушный поток 0.45 м/с очищенного ULPA 15 фильтрами воздуха с гарантированной чистотой класса ISO 5 согласно ГОСТ Р ИСО 14644-1 [7]. При этом в камерах поддерживается каскад положительного давления относительно окружающей среды для минимизации рисков контаминации внутреннего рабочего пространства изолятора.
Еще одним функциональным элементом для обеспечения чистоты процесса изолятора является система биодеконтаминации (6) на основе паров пероксида водорода. При этом она способна выполнять деконтаминацию как всего внутреннего объема, включая и интегрированный СО2 инкубатор (4), так и передаточной камеры в отдельности, что позволяет использовать ее многократно в течение рабочей сессии без разгерметизации основного рабочего объема. Для нейтрализации паров пероксида водорода при вентилировании камеры на конечном этапе деконтаминации используются каталитические конвертеры.
К вспомогательным компонентам, обеспечивающим подтверждение безопасности процесса и использования изолятора, можно отнести систему автоматической проверки герметичности рабочего пространства избыточным давлением и тестер герметичности перчаток (7). Критерий для быстрого автоматического теста для данного типа изоляторов как правило принимается как для класса 3 по ISO 10648-2:1994 [8] (ручной тест при валидации проводится на класс 2).
Внутрь изолятора встроен орбитальный шейкер с платформой, рассчитанной на установку необходимого количества колб с культивируемой культурой. С тыльной стороны рабочей камеры (10) установлен холодильник (14) для хранения сред и необходимых материалов для всей рабочей сессии в изоляторе. В той же камере находится сухая баня (17) для разморозки исходной клеточной культуры. Поскольку именно в этой зоне предполагается проводить перемещение культуры в пробирки и колбы, то здесь же расположены импактор микробиологического аспиратора (16) и изокинетическая воронка счетчика частиц (15), которые также являются интегрированными компонентами.
В камере с тремя перчатками (5), в свою очередь, расположены охлаждаемая центрифуга (11), счетчик клеток (12) и инвертированный микроскоп (13). Дополнительно в конструкции выполнена подготовка для установки IP-видеокамеры наблюдения за процессом с возможностью подключения к сетевым регистраторам заказчика.
В системе управления используется индивидуально созданное программное обеспечение, позволяющее осуществлять мониторинг и контроль всех необходимых параметров, исполнительных элементов изолятора и интегрированного оборудования. При этом производится опрос и регистрация показаний всех основных и вспомогательных датчиков, таких как: датчики давления (магистралей сжатого воздуха и разницы давлений в различных точках); температуры и влажности; концентрации СО2 и Н2О2 и целого ряда рабочих параметров, их установок и текущих значений. Предусмотрена многоуровневая система сигнализации и оповещения об ошибках и неисправностях на основе заранее заданных критериев. С учетом необходимости передачи данных в SCADA-систему заказчика выполнена подготовка и интеграция системы управления по одному из наиболее популярных протоколов Profinet или Modbus TCP.
В итоге специалисты Esco представили заказчику проект полнофункционального решения с использованием кастомизированного изолятора CPI, включающего целый комплекс интегрированного оборудования, обеспечивающего выполнение всех стадий заявленного процесса при работе с банком клеток. Данный проект является показательным примером высокотехнологичного практического решения обеспечения процессов производства современных лекарственных препаратов, в том числе на основе моноклональных антител, на основе передовых изоляторных технологий от компании ESCO. Помимо этого, при реализации исследовательских и промышленных процессов в области моноклональных антител изоляторы Esco могут использоваться также для выращивания вспомогательных клеточных культур или бактерий, а решения для стандартных задач, таких как: тесты на стерильность, асептический розлив, развес активных фармсубстанций, доведены до идеала, но тем не менее даже в этом случае всегда имеется возможность подстройки под индивидуальные запросы клиентов за счет уникальной гибкости их конфигурации.
ЛИТЕРАТУРА
1. Уваров Д.А. Глобальный рынок моноклональных антител: продажи, цены, потребность // Вестник РЭУ им. Г. В. Плеханова - 2021 – Т.18, №2 (116). – С. 64-76. URL: http://dx.doi.org/10.21686/2413-2829-2021-2-64-76
2. Юрченко А.В., Таубэ А.А., Шубникова Е.В., Смирнов В.В., Раменская Г.В. Изучение потенциала российского рынка лекарственных препаратов на основе моноклональных антител. // ФАРМАКОЭКОНОМИКА: Теория и практика - 2022. - Т.10, №3. - С. 5-11. DOI: https://doi.org/10.30809/phe.3.2022.1
3. Левинский А. Онколекарства вместо «Спутника V»: что делают на закупленном в пандемию оборудовании // Forbes, 06 февраля 2023. URL: https://www.forbes.ru/biznes/484508-onkolekarstva-vmesto-sputnika-v-cto-delaut-na-zakuplennom-v-pand...
4. ГФ РФ, ОФС.1.7.1.0014.18. Общая фармакопейная статья. Моноклональные антитела для медицинского применения.
5. Приказ Министерства промышленности и торговли РФ от 14 июня 2013 г. N 916 "Об утверждении правил надлежащей производственной практики" (с изменениями и дополнениями).
6. ГОСТ Р 56205-2014/IEC/TS 62443-1-1: 2009. СЕТИ КОММУНИКАЦИОННЫЕ ПРОМЫШЛЕННЫЕ. Защищенность (кибербезопасность) сети и системы. Часть 1-1. Терминология, концептуальные положения и модели.
7. ГОСТ Р ИСО 14644-1-2017. ЧИСТЫЕ ПОМЕЩЕНИЯ И СВЯЗАННЫЕ С НИМИ КОНТРОЛИРУЕМЫЕ СРЕДЫ. Часть 1. Классификация чистоты воздуха по концентрации частиц.
8. ISO 10648-2:1994 Containment enclosures - Part 2: Classification according to leak tightness and associated checking methods, The International Organization for Standardization, 1994. - URL: https://nd.gostinfo.ru/document/3633656.aspx
Автономная некоммерческая организация «Аналитика и высокие технологии» (АНО «АВТех») является деловым партнером и авторизованным дистрибьютером компании Esco Micro Pte Ltd. и принимает заказы на разработку и поставку оборудования ESCO.
Скачать оригинал статьи
Перейти к списку публикаций