최근 몇 년 동안 GLP-1 작용제의 놀라운 성장에 도전할 수 있는 분야는 거의 없었습니다. 일부 분석에 따르면 GLP-1 매출은 2030년까지 1,567억 1천만 달러에 달할 것으로 예상되며, 그중 비만 치료는 410억 달러를 차지할 것으로 예상됩니다.
소형 펩타이드 호르몬(올리고펩타이드)인 GLP-1은 여러 가지 생리적 특성을 가지고 있어, GLP-1 수용체를 통한 당뇨병 치료제로서 GLP-1(및 그 기능적 유사체)에 대한 연구가 활발히 진행되고 있습니다. 그러나 주요 부작용으로 성인의 식욕을 현저히 억제하여 급격한 체중 감소를 유발합니다. 이러한 부작용으로 인해 GLP-1은 급성장하는 산업 분야가 되었습니다.
기존 제조 공정은 효모의 세포외 발현을 통해 이루어지며, 이는 여전히 생산 용량의 대부분을 차지합니다.
그러나 P. pastoris에서 높은 발현 수율을 달성하려면 메탄올 유가식 방식과 함께 효모의 메탄올영양소 대사를 활용해야 하며, 이는 발효조의 pH 불감대를 정밀하게 제어해야 할 뿐만 아니라 업스트림 바이오프로세싱에 다량의 메탄올이 축적되는 결과를 초래합니다.
이는 높은 운영 위험을 초래하며, Div 1/Zone 1 분류의 엄격한 FM/ATEX 규정을 요구합니다. 이후 DSP 공정에서는 파이프라인 최종 단계에서 순수한 제품을 얻기 위해 설계된 거의 모든 단위 공정에서 pH가 여전히 중요합니다.
기존 생산 단계 전반의 pH 중요도:
GLP-1 유사체를 생산하는 비전통적이고 혁신적인 경로는 고체상 펩타이드 합성(SPPS)입니다. SPPS에서 아미노산은 매우 미세한 용액 상태로 고체 수지 베이스에 첨가됩니다. 이 공정은 충전층 반응기(소규모) 또는 유동층 반응기(대규모)에서 수행될 수 있습니다.
아미노산 잔류물은 하나씩 겹쳐서 첨가되며, 잔류물의 골격은 수지 베드에 놓입니다. 각 잔류물 첨가 후 세척하고, 이후 분취량을 첨가합니다. 이 과정은 티르제파티드의 경우처럼 완전한 39개 아미노산 서열이 도출될 때까지 계속됩니다.
상류 반응기에서 pH는 온도 다음으로 가장 중요한 매개변수이며, 어닐링 반응의 효율과 전체 수율을 제어합니다. 이 부분에서는 InPro 3250i SG의 높은 신뢰성과 정밀성이 큰 역할을 합니다.
완전한 올리고펩타이드 사슬이 완성된 후에도, 인라인 pH 모니터링 및 제어가 필요한 여러 단위 공정이 남아 있습니다.
올리고펩타이드는 다음과 같은 일련의 추가 단계를 거칩니다.
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제품의 안정성을 향상시킵니다.
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디캔테이션을 통해.
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TFF(UF/DF) 및 친화성 크로마토그래피를 통해.
접합, 제형화 및 충전/완성(최종 제품이 접합체인 경우 바이알, 네이키드 API인 경우 정제).
최종 제형 단계를 제외한 모든 단계에서 pH는 중요 공정 변수(CPP)로 작용합니다. 따라서 pH를 실시간으로 현장 모니터링하고 제어하는 것이 필수적입니다. 이러한 고속 단위 공정에서는 SIP가 드물기 때문에 InPro 3250i SG가 적합합니다.
두 파이프라인 모두에서 가장 큰 과제는 가연성 유기상과 용매의 존재입니다. 이는 엄격한 Zone 1/Div 1 규정을 요구하며, PAT 솔루션에 대해 FM 및 ATEX 인증을 요구합니다. FM 및 ATEX 인증을 받은 InPro 4XXX 시리즈 pH 센서는 메탄올 및 탄화수소와 같은 유해 유기 화합물에도 내성을 지닙니다. 그러나 극복해야 할 다른 과제들이 여전히 남아 있습니다.
pH 센서를 세척하고 측정값을 재보정하려면 반응기 또는 파이프라인에서 센서를 분리해야 합니다. Zone 1/Div 1 공간은 위험 구역으로, InTrac™ 797e 또는 777과 같은 접이식 하우징을 사용하는 것이 가장 좋습니다.
유기 용매와 기질의 존재는 원래 교정 기준에서 벗어나는 편차 형태로 pH 센서의 신뢰성과 정확도에 영향을 미칩니다. 이러한 경우, 당사의 우수한 유리 조성과 용액 분쇄 메커니즘이 상당한 도움을 줍니다.
지능형 센서 관리(ISM™)는 지능형 디지털 센서의 성능을 활용하여 공정 일관성을 개선하고 유지보수를 줄이는 공정 분석 플랫폼입니다. ISM 디지털 센서는 공정 조건이 센서에 미치는 영향을 지속적으로 모니터링합니다. 이는 획기적인 발전입니다. 이 센서는 실시간 "상태" 데이터를 제공하여 정해진 일정이 아닌 실제 필요에 따라 유지보수를 수행할 수 있도록 합니다. 이러한 완벽한 예측 접근 방식은 공정 장애 위험 없이 불필요한 유지보수를 방지하는 데 큰 도움이 됩니다.
ISM의 고급 센서 진단 기능에 원격으로 접속하면 유지보수 담당자도 센서 측정 성능 및 유지보수 요구 사항에 대한 지속적인 통찰력을 얻을 수 있습니다. 이는 인력 배치 및 소모품의 적시 주문에 매우 중요합니다.
위생적인 환경에서 InTrac 797e 스테인리스 스틸 접이식 하우징은 12mm 센서를 사용하여 pH, DO, CO2 또는 전도도를 측정하는 공정에 적합합니다. 이중 플러싱 챔버를 갖춘 이 하우징은 멸균 생산 과정에서 오염을 방지하도록 설계되었습니다.
GLP-1 열풍은 아직 끝나지 않았습니다. 발효 경로는 길고, 비용이 저렴하며, 잘 확립되어 있지만, 매우 정교합니다. 인라인 pH 모니터링 및 제어는 수율 향상과 높은 생산성 유지에 필수적입니다.
반면에, 새로운 고체상 펩타이드 합성 경로는 아직 개발 중이며 매우 가치 있고 고순도의 화학물질과 전구체를 생산합니다. 따라서 부정확하고 신뢰할 수 없는 pH 측정은 값비싼 배치 실패로 이어질 수 있으므로, 여기에는 많은 것이 걸려 있습니다.
두 영역 모두에서 메틀러 토레도 공정 분석은 가장 신뢰할 수 있는 pH PAT 솔루션을 제공하는 선두주자입니다.
Ehsan Mahdinia 박사는 메틀러 토레도 공정 분석에서 제약, 생명공학, 화장품, 향료 및 향수 부문에 대한 글로벌 산업 관리 책임을 맡고 있습니다.
Ehsan은 펜실베이니아 주립대에서 미생물 공학 박사 학위를 받았습니다. 현재 직책을 맡기 전에는 CBET(Stack Family Center for Biopharmaceutical Education and Training)에서 바이오제조 및 바이오프로세싱 프로그램 석사 책임자를 역임했으며 CBET의 창립 교수진입니다. Mahdinia 박사는 또한 Journal of Molecular Biotechnology-Springer의 부편집장으로도 일했습니다.
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.
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