分析法は、バイオ医薬品開発、酵素またはアミノ酸の生産、および製品品質の一貫したモニタリングと管理が不可欠なその他のアプリケーションなど、バイオプロセスアプリケーションでほぼ普遍的に使用されています。
従来、科学者は各バッチの最後にサンプルを採取し、プロセスから離れた品質管理(QC)ラボで分析してから、製品の 受け入れ、 拒否、 または再処理を決定していました。
2004年にFDAが プロセス分析技術(PAT) フレームワークを導入して以来、プロセス分析ツールは常に進化しています。
バイオプロセス業界は、原材料や最終製品の分析、バイオプロセスのモニタリングと制御にプロセス分析を適用する方向に向かっています。
バイオプロセス操作を最適化するための正確な分析、モニタリング、制御により、理想的な細胞生存率、酸素、二酸化炭素、栄養素の供給戦略、是正措置、およびプロセス開発から完全な製造規模までの一貫した生産性が保証されます。
PATフレームワークの背後にある考え方は、よく理解されたプロセスが、規制上の懸念を減らし、最小限の運用コストで最小限の時間でプロセスの効率を向上させる事前定義された最終製品の品質につながるというものです。
PAT では、品質はプロセス設計に組み込まれており、製品ではテストされません。 このようにして、PATはクオリティ・バイ・デザイン(QbD)戦略の扉を開き、リーン生産方式の原則への道を開きます。
研究者はばらつきの原因を特定して説明し、プロセスはばらつきを管理し、科学者は設計空間、重要プロセスパラメータ(CPP)、および製造条件全体で 製品品質 を正確かつ確実に予測できます。
ライフサイエンス科学者が分析手法を使用して バイオ医薬品 を開発したり、 酵素 や アミノ酸を製造したりする際には、最終分子が 純度、 同一性、 安全性、 効力などの重要な特性を継承するための厳しい規制要件を製品が満たすように、条件を一貫して監視する必要があります。
バイオテクノロジーにおけるPATの重要性を理解するには、まず既存のタイプの分析プロセスを理解することが不可欠です。
オフライン測定では 、サンプルを採取し、それをラボに持って行って分析する必要があります。
アットライン測定はプロセスの端にありますが、直接統合されていません。サンプルを積極的に除去し、分析メソッドに送達する必要があります。
インライン分析では、プロセス容器に設置されたセンサーを使用して、in situ測定を行います。
オンラインセンサーは、プロセスのサイドストリームに配置され、 連続的に測定されます。
これらは バイパス上に構築されているため、レポートされる測定値とインラインでは遅延が発生します。
バイオテクノロジーでは、水は 多機能な資源です。
原料、 溶剤、成分、 試薬、洗浄剤として使用され、さまざまな「純粋」な形で製造されています。
水等級と水システムは多種多様であるため、その生産はますます専門化されたプロセスになり、 信頼性の高い計装が必要になります。
全有機炭素(TOC)、酸化還元電位(ORP)、導電率のオンライン測定は、継続的で信頼性の高い 水質保証に不可欠です。
培地に正確な量の栄養素が含まれていることは、細胞が 製品を最適に成長 および発現するための前提条件です。
培地を開発する際、研究者は通常、アミノ酸、 グルコース、 イオンのいくつかの組み合わせ だけでなく、血清抽出物、組織抽出物、加水分解物、成長因子、ホルモン、アルブミンやトランスフェリンなどのキャリアタンパク質、脂質、金属、ビタミンなどの他のサプリメント もテストします。 ポリアミン、および 還元剤。
組み合わせられるものはほぼ無限大で、異なる食材が相互作用することが多いです。
メディアの最適化 には、多くの労力、時間、コストが必要です。最適な増殖培地は、単に任意の成分の組み合わせをランダムに試すだけでは設計できません。
メディアの最適化と準備は単純な操作として認識されています。しかし、 温度、 混合時間、 pH などの主要なパラメータは、培地に大きな影響を与え、細胞代謝の一貫性と性能を維持することができます。
PATは、堅牢なプロセスを開発するためにしばしば必要になります。
ReactIR と ReactRaman を使用すると 、培地調製中の重要な成分の濃度 をインラインで定量化 し、溶解 中 や さまざまな pH および 温度 条件下で主要な成分をモニタリングできます。
これらの結果は、HPLCまたは UV-Vis分光法を使用してオフラインで検証できます。
インライン粒子分析では 、乾燥粉末および媒体溶解の粒子数とサイズの変化率と変化度 を監視でき 、EasyMaxでは 、pHなどの プロセスパラメータの影響を制御し 、 正確に 文書化できる シンプルで堅牢なプロセス開発プラットフォームを利用できます。 新しい媒体での投与、 導電率、 酸化還元電位(ORP)、または 溶存酸素 。
pHは培養細胞にとって最も重要なパラメータの1つであり、細胞の成長を維持するためには慎重に 制御 する必要があります。
InLab® Max Pro ISM pH電極は、 細胞培養および発酵培地を調製および最適化しながらpH を測定するのに最適です。
大規模なスケールやインラインモニタリングでは、InProのpH電極とORP 電極が 培地調製時の信頼性と再現性の高い測定を保証し、ハイレンジ の導電率プローブは 成分の完全な溶解を示します。シングルユースプラットフォームでは、InSUS センサーが これらのインラインモニタリングを同様に確実に提供します。
メトラー・トレド の製造ガイド では、商業規模でのバイオ医薬品製造について説明し 、上流および下流のプロセスステップにおける 重要なパラメータを理解するための分析と計量の役割について説明しています。
バイオ医薬品製造ガイドでは、以下に関連する分析と計量の重要性について説明しています。
バイオプロセスに影響を与える主な変数は、 温度、 pH、 溶存酸素(DO)、二酸化炭素、 バイオマス、グルコースと乳酸、およびその他の代謝物です。
これらの変数はそれぞれ、高分子、ポリマー、オリゴマー、および低分子の細胞ベースの生産を最適化する上で、バイオリアクターで 重要な役割を果たします 。
InProファミリー(再利用可能なフォーマット、熱滅菌可能)およびInSUSファミリー(使い捨てフォーマット、照射滅菌可能)のインラインセンサは、これらのアプリケーションで 信頼性と精度が高い 測定を実現するように設計されています。
培地の栄養プロファイルを調査するための一般的な分析アプローチには、クロマトグラフィーや 酵素定量アッセイなどのオフライン法が含まれますが、現在では、後者の技術に基づくインラインのシングルユースグルコースおよび乳酸センサーもあります。
しかし、ラマン分光法 やフーリエ変換赤外(FTIR)分光法などの他の 赤外分光技術を使用して 、グルコースと代謝物をインラインで測定する方法が開発されています。
これらのセンサーは、継続的に使用でき、分析物との化学的相互作用がないため、価値があります。
バイオプロセス運用を最適化するための正確な分析、モニタリング、制御により、最適な細胞生存率、一貫した酸素および栄養素供給戦略、プロセス開発から完全な製造規模までの一貫した生産性が保証されます。
ダウンストリームプロセッシング(DSP)の最も重要な目標は 、最終製品を回収 し、不純物を許容され、規制品質基準に準拠するレベルまで 減らす ことです。
可能であれば、各下流の処理ステップまたはユニット操作 の後 、または少なくとも特定の汚染物質を減らすことを目的としたステップの後に、不純物を監視する必要があります。
ダウンストリーム処理の各重要なステップでインラインまたはオンラインモニタリングを適用すると、PATはバイオプロセスに実際の影響を与えるため、 不純物を迅速に監視でき、次の処理ステップが始まる前に問題のDSPステップを正しく調整する時間を確保できます。
商業規模でのバイオ医薬品製造には、重要なプロセスパラメータを見て理解し、 迅速に意思決定 する能力が必要です。このガイドでは、アップストリームとダウンストリームのプロセスステップでこれらのパラメーターを理解するための分析と計量の役割について説明します。
このガイドでは、プロセス開発からフルスケール製造まで 、生物学的プロセスを監視および理解するための 適切なツールが、市場投入までの時間を最小限に抑えながら生産性を最適化するのにどのように役立つかについて説明します。
バイオ医薬品製造ガイドでは、以下に関連する 分析と計量の重要性 について説明しています。