pH-kontrol som den mest kritiske procesparameter i GLP-1 bioproduktion

Q: Realtidsmonitorering

Intelligent Sensor Management (ISM™ ) er en procesanalytisk platform, der bruger kraften fra intelligente digitale sensorer til at forbedre proceskonsistens og reducere vedligeholdelse. ISM digitale sensorer overvåger kontinuerligt, hvordan de påvirkes af procesforhold. Dette er et stort fremskridt. Disse sensorer leverer realtids "helbreds"-data, hvilket gør det muligt at udføre vedligeholdelse baseret på faktiske behov frem for en fastlagt tidsplan. En sådan fuldt forudsigende tilgang hjælper i høj grad med at undgå unødvendig vedligeholdelse uden at risikere procesforstyrrelser.Fjernadgang til ISM's avancerede sensordiagnostik giver kontinuerlig indsigt, selv fra vedligeholdelsesværkstedet, i sensorens måleydelse og vedligeholdelsesbehov. Dette er af stor værdi ved tildeling af personale og sikring af rettidig bestilling af forbrugsdele.

Vigtigheden og de centrale udfordringer ved pH-kontrol på tværs af produktionsveje

mins

11 May, 2026

Ehsan Mahdinia Ph.D.

De seneste år har der været få segmenter, der kan udfordre den ekstraordinære vækst i GLP-1 agonister. Nogle vurderinger har anslået, at GLP-1-salget kan nå 156,71 milliarder USD i 2030, hvoraf behandling af fedme forventes at bidrage med 41 milliarder USD.

GLP-1, som et lille peptid hormon (oligopeptid), har flere fysiologiske egenskaber, hvilket gør det (og dets funktionelle analoger) til et emne for intensiv forskning som en potentiel behandling af diabetes mellitus via GLP-1 receptoren. Som en væsentlig bivirkning undertrykker det dog betydeligt appetitten hos voksne, hvilket fører til dramatisk vægttab. Dette har gjort GLP-1 til et blomstrende industrisegment.

Den traditionelle fremstillingsproces foregår via ekstracellulær udtryk i gær, hvilket stadig udgør størstedelen af produktionskapaciteterne.

For at opnå høje udtryksudbytter i P. pastoris kræves det dog at udnytte gærcellens methanotrofe stofskifte sammen med methanol fed-batch regimer, hvilket ikke blot kræver præcis kontrol af pH-dødbåndet i fermentoren, men også fører til ophobning af store mængder methanol i de opstrøms bioproduktionsområder.

Dette udgør høje operationelle risici og kræver også strenge FM/ATEX-reguleringer i Div 1/Zone 1-klassifikation. Efterfølgende i DSP-områderne er pH fortsat kritisk i næsten alle enhedsoperationer, der er designet til at opnå det rene produkt ved slutningen af processen.

pH-kritikalitet på tværs af traditionelle produktionsstadier:

I det opstrøms område: Gæren udtrykker GLP-1 peptidet i et methanol fed-batch regime med præcist kontrolleret kulstofoptagelse. pH-sætpunktet er derfor strengt kontrolleret; pH = 5,0-6,0 med et dødbånd på 0,2-0,5. Til pH-måling, og da SIP-cyklusser er i kraft som i enhver anden biofarmaceutisk fermentor, er den steriliserbare METTLER TOLEDO InPro™ 3253i SG sensor med jordforbindelse i opløsningen (for at minimere offset og drift) særdeles velegnet.

I medie- og bufferformuleringsbeholdere: Det er også kritisk at overvåge pH inline for at forbedre formulerings-effektiviteten. Her, da der ikke er SIP-cyklusser og kun CIP er i kraft, er den ikke-steriliserbare InPro 3250i SG tilstrækkelig.

Efter post-høst operationer og i DSP-området: Inline pH-indikatorer afgør succesfulde fangst- og elueringstrin i ionbyttekromatografi. Ligeledes udløser pH-spidser succesfulde TFF-polering og UF/DF-formuleringsprocesser. Også her, da dampning ikke er almindeligt, er InPro 3250i SG eller InPro 3100i SG tilstrækkelige. Du kan dog have nogle specialiserede processer, der faktisk kræver SIP for DSP-processerne. I disse tilfælde vil InPro 3253i SG være nødvendig.

Yderligere supplerende trin: Inkluderer sletning af de første tag-aminosyrer, positionssubstitutioner og linker-konjugering. Disse trin er dog hurtige og baseret på intensiverede skalaer, normalt i SU-platforme, der køres uden inline-overvågning.

Den ikke-traditionelle vej: Fastfase-peptidsyntese

Den utraditionelle revolutionerende vej til produktion af GLP-1 analoger er en Solid-Phase Peptide Synthesis (SPPS). I SPPS tilsættes aminosyrer i ekstremt fine opløsninger på en fast resinbase. Denne proces kan foregå enten i pakkede-bedreaktorer (for mindre skalaer) eller fluidiserede-bedreaktorer (for større skalaer).

Aminosyre-rester tilføjes oven på hinanden én ad gangen, mens rygsøjlen af resten lægges på resinbunden. Hver tilsætning af rest følges af en vask og derefter tilsætning af den næste aliquot; dette fortsætter indtil den komplette 39-aminosyresekvens er opnået, for eksempel i tilfælde af tirzepatid.

I de opstrøms reaktorer er pH måske den mest kritiske parameter, kun overgået af temperatur, der styrer effektiviteten af annealing-reaktionen og dermed det samlede udbytte. Her tjener den høje pålidelighed og præcision af InPro 3250i SG godt.

Efter-syntese enhedsoperationer og pH-kontrol

Når den komplette oligopeptidkæde er klar, er der stadig flere enhedsoperationer forude, som også kræver inline pH-overvågning og -kontrol.

Oligopeptidet gennemgår en række yderligere trin:

Lipidderivatisering

→

For at forbedre produktets stabilitet.

Frigørelse fra harpiksen

→

Faseadskillelse

→

Via dekantation.

Rensning

→

Via TFF (UF/DF) og affinitetskromatografi.

Sluttrin

Konjugering, formulering og påfyldning/færdiggørelse (enten i vialer, hvis slutproduktet er en konjugat, eller tablet, hvis det er nøgen API).

I alle disse trin, måske med undtagelse af den endelige formulering, fungerer pH som en Kritisk Procesparameter (CPP). Det er nødvendigt at overvåge og kontrollere den i realtid og in situ. Da SIP er sjælden i disse hurtige enhedsoperationer, vil InPro 3250i SG være velegnet.

Hvad er udfordringerne ved pH-styring i GLP-1 bioprocessering?

De største udfordringer i begge pipelines er tilstedeværelsen af brændbare organiske faser og opløsningsmidler, som dikterer strenge Zone 1/Div 1-regler, der kræver FM- og ATEX-certificering for PAT-løsningerne. FM- og ATEX-certificerede InPro 4XXX-serie af pH-sensorer er tolerante over for barske organiske forbindelser såsom methanol og kulbrinter. Der er dog stadig andre udfordringer, der skal overvindes:

Tilgængelighedsproblemer:

Rengøring af pH-sensorer og genkalibrering af målingen kræver fjernelse af sensoren fra reaktoren eller pipeline. Zone 1/Div 1-områder er farlige områder, der bedst udstyres med udtrækkelige huse såsom InTrac™ 797e eller 777.

Måledrift:

Tilstedeværelsen af organiske opløsningsmidler og substrater lægger også pres på pålideligheden og nøjagtigheden af pH-sensorer i form af drift fra de oprindelige kalibreringskriterier. Her hjælper vores overlegne glasformuleringer samt den løsningstilpassede mekanisme betydeligt.

Hvordan kan du effektivisere vedligeholdelsen af pH-sensorer?

Realtidsmonitorering

Intelligent Sensor Management (ISM™) er en procesanalytisk platform, der bruger kraften fra intelligente digitale sensorer til at forbedre proceskonsistens og reducere vedligeholdelse. ISM digitale sensorer overvåger kontinuerligt, hvordan de påvirkes af procesforhold. Dette er et stort fremskridt. Disse sensorer leverer realtids "helbreds"-data, hvilket gør det muligt at udføre vedligeholdelse baseret på faktiske behov frem for en fastlagt tidsplan. En sådan fuldt forudsigende tilgang hjælper i høj grad med at undgå unødvendig vedligeholdelse uden at risikere procesforstyrrelser.

Fjernadgang til ISM's avancerede sensordiagnostik giver kontinuerlig indsigt, selv fra vedligeholdelsesværkstedet, i sensorens måleydelse og vedligeholdelsesbehov. Dette er af stor værdi ved tildeling af personale og sikring af rettidig bestilling af forbrugsdele.

Indtrækkeligt sensorhus

For hygiejniske miljøer er InTrac 797e rustfrit stål indtrækkeligt hus beregnet til processer, der bruger en 12 mm sensor til at måle pH, DO, CO2 eller ledningsevne. Med et dobbelt skyllekammer er huset designet til at forhindre forurening i steril produktion.

Egnet til langvarige applikationer: InTrac 797e er egnet til processer, der kører over en længere periode ved at muliggøre sensorvedligeholdelse uden procesafbrydelse.

Meget effektivt skyllekammer: Det dobbelte skyllekammer tillader fuldstændig sterilisering af sensorens øvre/nedre dele, hvilket gør det muligt at udskifte sensoren i et sikkert miljø.

Forhindrer ekstern forurening: Det dobbeltkammer-låsesystem i InTrac 797e indtrækkelige hus forhindrer effektivt enhver ekstern forurening samtidig med at sterilisering sikres.

Fremtidige retninger inden for pH-overvågning til bioprocesser

GLP-1-feber er langt fra at bryde ud. Fermenteringsvejen er lang, forholdsvis billig og vel etableret, men ret indviklet. Løbende pH-overvågning og kontrol er afgørende for at øge udbyttet og opretholde høj produktivitet.

Til sammenligning er den nye fastfase-peptidsyntesevej stadig under udvikling og giver ekstremt værdifulde, højt rensede kemikalier og forstadier. Så der står meget på spil her, da unøjagtig og upålidelig pH-måling kan forårsage dyre batchfejl.

Inden for begge områder er METTLER TOLEDO Process Analytics på forkant med at levere de mest pålidelige pH PAT-løsninger.

Om forfatteren

Ehsan Mahdinia, Ph.D., har det globale brancheansvar for Pharma, Biotech, Cosmetics og Flavors and Fragrances segmenter hos METTLER TOLEDO Process Analytics.

Ehsan har en Ph.D. i mikrobiologisk ingeniørkunst fra Penn State. Før sin nuværende rolle var han direktør for Masters of Biomanufacturing & Bioprocessing-programmet ved Stack Family Center for Biopharmaceutical Education & Training (CBET) og er et grundlæggende fakultetsmedlem for CBET. Dr. Mahdinia har også arbejdet som associeret redaktør for Journal of Molecular Biotechnology-Springer.

Læs mere

Peptide Therapeutics

Enabling Precise, Scalable Manufacturing of Life-Changing Peptides

Vejledning til prædiktive diagnosticeringsværktøjer til Intelligent Sensor Management (ISM) i medicinalindustrien

Prædiktiv diagnostik i medicinalindustrien

Hvad de kan gøre for dig, og hvordan du bruger dem

Pharmaceutical Water Compliance

4 Key Compendial Measurements

Pharmaceutical Waters Guide

For Regulatory Compliance, Analysis, and Real-Time Release

Pharmacopeia Regulations for Waters

Controlling the Risk of Contamination

Relaterede produkter

ISM-pH-sensorer

ISM Core™

ISM Core™ er METTLER TOLEDOs software til ISM-teknologien™ (Intelligent Sensor Management). Med ISM Core-softwaren kan du kalibrere sensorer væk fra processen, følge trin-for-trin animationer for at kalibrere og vedligeholde sensoren og generere elektronisk sensordokumentation.

Indtrækkelige sensorholdere

Udtrækkelige InTrac-huse muliggør nem tilbagetrækning af en sensor fra en proces med henblik på kalibrering eller rengøring.

Ehsan Mahdinia Ph.D.

Global Industry Manager

Dr. Ehsan Mahdinia is a recognized authority in the biopharmaceutical space, combining deep technical rigor with a vision for the future of process analytics. Whether he is shaping the curriculum for advanced biomanufacturing or managing global segments at METTLER TOLEDO, his focus remains on optimizing the intersection of biology and engineering. His unique background allows him to speak the language of both the research scientist and the industrial operator, ensuring excellence at every stage of the product lifecycle.

Søgeforslag

pH-kontrol som den mest kritiske procesparameter i GLP-1 bioproduktion

Vigtigheden og de centrale udfordringer ved pH-kontrol på tværs af produktionsveje

Hvorfor er pH så kritisk i GLP-1 bioproduktion?

Den traditionelle vej: Ekstracellulær udtryk i gær

Oversigt over den traditionelle GLP-1 bioproduktionsproces

Den ikke-traditionelle vej: Fastfase-peptidsyntese