Virusna inaktivacija v bioprocesiranju

Virusna inaktivacija je prvi od običajno dveh namenskih korakov, namenjenih povečanju varnosti bioterapevtskih izdelkov. Med inaktivacijo se vsak virus, ki je prisoten v združeni in polprečiščeni terapevtski suspenziji, namerno uniči ali nenadoma postane nepatogen, običajno s spreminjanjem okolja okoli virusa, da povzroči nepopravljive motnje in denaturacijo virusne strukture.

Običajno se to naredi s spreminjanjem okolja okoli virusa, da se povzročijo nepopravljive motnje in denaturacija virusne strukture - npr. S kemičnimi, fizikalnimi ali celo energetskimi metodami. Odstranjevanje virusa je ločeno in se razlikuje od virusne inaktivacije, saj je komplementarni proces, ki še dodatno povečuje virusno varnost z odstranitvijo ali ločevanjem virusa od beljakovin ali izdelkov, ki jih zanima.

Številni bioterapevtski izdelki vsebujejo ali se lahko kontaminirajo z virusi med proizvodnjo ali predelavo. Patogenost in virusno obremenitev ali količino virusa v teh modalitetah je treba odpraviti ali odstraniti z inaktivacijo in odstranitvijo, da se prepreči škodovanje bolniku; Noben proces sam po sebi običajno ne zadostuje. Na voljo je več metod inaktivacije in odstranjevanja virusa glede na specifične značilnosti virusa in vrsto bioterapevtskega zdravila. Številni delovni tokovi bioterapevtske obdelave bodo uporabljali kombinacijo komplementarnih metod za povečanje spektra virusov, ki jih je mogoče v zadostni meri odpraviti.

Inaktivacije
Možnih je več metod virusne inaktivacije. Najpogostejši so:

• Metode, ki temeljijo na nizkem pH - zlasti za bioterapevtske izdelke, kot so monoklonska protitelesa (mAbs)
• Metode na osnovi topil ali površinsko aktivnih snovi – običajno za polisaharide

Manj pogosto uporabljene metode virusne inaktivacije vključujejo pasterizacijo, suho toploto in parno toploto - zlasti za izdelke na osnovi krvi ali seruma.

Odstranjevanje virusov
Dobro dokumentirane metode odstranjevanja virusov vključujejo obarjanje, kromatografijo in nanofiltracijo.

Izbira metod, ki se uporabijo za inaktivacijo in odstranitev virusa, je odvisna od velikosti, vrste in labilnosti pripravljanega bioterapevtskega izdelka, metode(-e) čiščenja, ki jo proizvajalec želi uporabiti, ter narave in titra virusov, ki vzbujajo zaskrbljenost. Struktura in funkcija zdravilne snovi (DS) sta enako pomembni lastnosti kakovosti skupaj z virusno varnostjo in ju je treba ves čas ocenjevati in vzdrževati. Vsaka metoda virusne inaktivacije, nizek pH ali površinsko aktivna snov, ima koristi od natančnega in hkratnega nadzora več kritičnih procesnih parametrov (CPP); zmogljivost, ki je potrebna za učinkovito razumevanje samega procesa in učinka na zdravilno snov (DS). Reaktorji za kemično sintezo omogočajo kartiranje sodobnega procesa in dosledno delovanje v določenem prostoru parametrov, hkrati pa tudi modeliranje za prenos in povečanje metode.

Znano je, da na virusno inaktivacijo bioterapevtskih izdelkov z nizkim pH vplivajo pH, čas, temperatura, vsebnost beljakovin in vsebnost topila ali pufra. Številni virusi so nepovratno denaturirani in učinkovito uničeni pri pH 5,0–5,5. Glede na obseg virusov, ki so namenjeni inaktivaciji in očistku, je ta razpon lahko zadosten. Vendar pa je več virusov z ovojnico učinkovito inaktiviranih le pri pH območju 3,5–4.

Številni bioterapevtski izdelki mAb zahtevajo še posebej širok spekter očistka več vrst virusov, tako da se običajno izvaja "nizek" pH cilj 3,5–4 (slika A). Vendar pa lahko dolgotrajna izpostavljenost temu območju pH poškoduje ali inaktivira tudi nekatere bioterapevtske izdelke, zlasti beljakovine ali encime, kot so krvne beljakovine, insulin in drugi (slika B). Pri dolgotrajni izpostavljenosti pH stresu so beljakovine in encimi podvrženi znatni deamidaciji, denaturaciji in agregaciji. Raztopine imunoglobulinov (vključno z IgG in IgM mAb) so običajno manj občutljive kot druge beljakovine ali encimi pri pH 3,5–5,5 - čeprav ostajajo občutljive v različnih stopnjah. Po zadostnem času v pogojih inaktivacije virusa je treba infekcijsko virusno breme učinkovito zmanjšati, vendar preostali virusni delci, ostanki ali druga vsebina še ne bodo fizično odstranjeni (slika C).

Za imunoglobulinske izdelke mAb je nizek pH najpogosteje uporabljena metoda za inaktivacijo virusa, saj je razmeroma preprosta, ohranja majhen odtis in običajno zahteva malo posegov ali dodatnih korakov za odstranitev, za razliko od površinsko aktivnih snovi ali drugih topil. Vendar se ustrezni in optimalni pogoji razlikujejo med molekulami in zahtevanim spektrom virusnega očistka. Zato je treba za vsako molekulo opraviti študije, da se opredeli in potrdi projektni prostor ali operativne meje, v katerih lahko pride do učinkovite virusne inaktivacije. Te meje in izid procesa virusne inaktivacije so običajno opredeljeni z vsemi ali vsaj izborom spremenljivk ali kritičnih procesnih parametrov (CPP), ki vplivajo na izid virusne inaktivacije in s tem na kakovost zdravilne snovi (DS). Prepoznavanje in krmarjenje po teh dejavnikih bo pozitivno vplivalo na kakovost in količino izdelkov.

Tradicionalno se študije o inaktivaciji virusa z nizkim pH izvajajo z določenim volumnom in koncentracijo raztopine imunoglobulina v posodi, kot je čaša z magnetnim mešanjem. Ker bo večina študijskega gradiva uporabljala raztopine imunoglobulina z začetnim pH, ki je blizu fizioloških pogojev, bodo študije virusne inaktivacije poskušale pojasniti parametre dodajanja reagentov. Običajno se ročna titracija izvede z uporabo birete ali pipetiranja, medtem ko se meritev pH občasno beleži. Po izteku predpisanega časa in drugih parametrov pri pogojih nizkega pH, ki zadostujejo za inaktivacijo ciljne vsebnosti virusa, se zdravilna snov (DS) ali raztopina imunoglobulina obrne titrira iz območja nizkega pH v ustrezno fiziološko ali rahlo bazično območje. To služi kot zaključek virusne inaktivacije z nizkim pH zadržanjem. Kljub temu je v celotni študiji titracije nizkega pH za virusno inaktivacijo potrebna ekstrakcija vzorca za analizo brez povezave, da se dokumentirajo različni atributi kakovosti, kot so agregacija ali deamidacija z metodami, kot je kromatografija z izmenjavo velikosti (SEC). Čeprav je natančnost mogoča pri usposobljenih znanstvenikih, je proces inaktivacije virusa običajno težaven in trpi zaradi naravnih sprememb, netočnosti in izzivov ponovljivosti katerega koli ročnega postopka.

Medtem ko je glavna potreba po študijah o inaktivaciji virusov z nizkim pH v nadaljnji fazi bioprocesiranja opredeliti obseg dodajanja reagentov in čas, potreben za proces, je pomembna tudi karakterizacija kinetike procesa in vpliv parametrov procesa združevanja in na koncu zahteva za zagotovitev zasnove procesa virusne inaktivacije, ki je robusten in optimiziran. Vendar je spremljanje in nadzor temperature pogosto spregledan in zato nenadzorovan parameter med študijami razvoja procesa za virusno inaktivacijo.

Ta nadzor je lahko deloma posledica uporabe pilotnih ali celo komercialnih proizvodnih sistemov, ki izvajajo virusno inaktivacijo v posodah za zadrževanje ali prenos, ki lahko beležijo, vendar ne nadzorujejo temperature. Reprezentativnost lestvice, zlasti reprezentativnost mešanja, je pogosto še en parameter, ki ga je mogoče zlahka spregledati v študijah o inaktivaciji virusa z nizkim pH, kot so tiste, ki se izvajajo z ročnimi platformami, nadzorovanimi z magnetnimi mešalnimi ploščami. Pomanjkanje zajetja podatkov za nekaj tako preprostega, kot je mešanje, onemogoča preverjanje, ali so bili predvideni pogoji študije pravilni in dosledni.

Obdelava z nizkim pH za delovanje enote za inaktivacijo virusa predstavlja potencialno tveganje za združevanje proizvodov med postopkom med obdelavo monoklonskega protitelesa. Ta predstavitev, ki jo je predstavil Hiren D. Ardeshna iz podjetja GlaxoSmithKline, obravnava celovito faktorsko eksperimentalno zasnovo za raziskovanje učinka štirih procesnih parametrov:

• Končni dogodek nizkega pH
• Čas zadrževanja nizkega pH
• Trajanje titracije nizkega pH
• Trajanje nevtralizacije titracije

Metode virusne inaktivacije s topilom ali detergentom se običajno uporabljajo proti virusom z ovojnico. Uporabljeni reagenti imajo na splošno zanemarljiv vpliv na labilnost terapevtskega proteina ali protiteles, ki so podvrženi izzivom denaturacije ali deamidacije, ki so možni z nekaterimi metodami z nizkim pH. Metode obdelave virusne inaktivacije s topili ali detergenti imajo številne enake potrebe in gonilne sile kot metode z nizkim pH; predvsem opredeliti obseg dodajanja reagenta (v tem primeru topila ali detergenta) in čas, potreben za postopek. Tako kot pri virusni inaktivaciji z nizkim pH se pogoji razlikujejo med imunoglobulini ali drugimi vrstami zdravilnih snovi (DS). Zato je treba za vsako molekulo opraviti študije, da se opredeli in potrdi projektni prostor ali operativne meje, v katerih lahko pride do učinkovite inaktivacije virusa topila ali detergenta. Te meje in rezultat procesa inaktivacije virusa so podobno opredeljeni s kritičnimi procesnimi parametri (CPP), vključno s temperaturo, vsebnostjo beljakovin, vsebnostjo topila ali detergenta, časom v pogojih inaktivacije ter mešanjem in učinkovitostjo homogenizacije topila ali detergenta. Prepoznavanje in krmarjenje po teh dejavnikih bo pozitivno vplivalo na kakovost in količino izdelkov.

Medtem ko študije virusne inaktivacije detergentov ne zahtevajo enakega načina titracije reagentov kot študije nizkega pH, je treba še vedno oceniti prostor za načrtovanje kritičnih spremenljivk. Tako kot pri nizkem pH študije virusne inaktivacije, ki uporabljajo topila ali detergente, tradicionalno označujejo postopek popolnoma ročno. Odmerjanje in kontrola reagentov sta podobno odvisna od natančnosti in natančnosti visoko usposobljenih oseb, ki hkrati opravljajo več kritičnih nalog. Študije virusne inaktivacije topila ali detergenta so prav tako podvržene naravnim spremembam, netočnostim in izzivom ponovljivosti.

Metode virusne inaktivacije, ki temeljijo na topilih ali detergentih, na splošno zahtevajo dodatno točko, ki se običajno ne nanaša na metode z nizkim pH. Vsa dodana topila ali detergente je treba odstraniti iz raztopine zdravilne snovi (DS) ali imunoglobulina in preveriti z ustrezno analitsko metodo. Običajno se topila ali detergenti odstranijo s kromatografijo ali izmenjavo pufra s tangencialno filtracijo. Odstranitev dodanih topil ali detergentov je nekoliko podobna namenu za titracijo reverznega pH iz inaktivacije z nizkim pH nazaj v ustrezno fiziološko ali rahlo bazično območje. V velikem obsegu bi se izmenjava pufra ali kromatografske metode verjetno izvajale kot neprekinjene ali polzvezne operacije enot, ko se material premika iz zadrževalne posode skozi kolono ali drugo ustrezno membrano za izmenjavo topil ali pufra. Pri razvoju procesa je verjetno, da se virusna inaktivacija topila ali detergenta pojavi ločeno in ločeno od naslednjega koraka čiščenja ali odstranjevanja. Kot taka se lahko s to prakso poveča kontinuiteta podatkov ali informacij.

Različni izdelki cepiv so podvrženi virusni inaktivaciji, vključno s toksoidom, rekombinantnim proteinom, podenoto, polisaharidom in celo nekaj izbranimi cepivi, podobnimi virusom. Tudi pri izbiri ustrezne metode virusne inaktivacije se upošteva narava bioterapevtskega izdelka, pa tudi širina virusov, ki jih je treba učinkovito odstraniti.

Na splošno je treba strogo upoštevati alternativne metode ali prakse, ki preprečujejo zunanjo virusno kontaminacijo za vrste cepiv, kot so živi oslabljeni virusi - kjer je bioterapevtski izdelek virusni delec. Posebne metodologije za take izdelke lahko vključujejo enega ali več nanofiltracijskih ali kromatografskih postopkov za učinkovito zmanjšanje tujega virusnega bremena v zadevnih virih surovin. Inaktivirani ali uničeni virusi so lahko še vedno podvrženi ustreznemu postopku inaktivacije virusa z nizkim pH ali na osnovi topila ali detergenta, saj lahko to še vedno ohranja želeni imunostimulacijski učinek, tudi če je virusni produkt denaturiran ali kako drugače moten.

Metode virusne inaktivacije za oligonukleotidne vrste izdelkov ali molekul na splošno niso potrebne. To je predvsem posledica narave reagentov, reakcijskih pogojev in metod predelave, ki so dosledno neugodni za viruse. Trenutno so številni takšni oligonukleotidni produkti v razvoju in proizvodnji v glavnem prečiščeni, koncentrirani in formulirani z različnimi puferskimi izmenjavami s tangencialno filtracijo ali z eno od različnih vrst kromatografskega ločevanja.

S potrebo po kontinuiteti podatkov in elektronskih zapisih šarž, reaktorji za kemično sintezo delujejo kot multiplikator sile v procesih inaktivacije virusov, tako z zasnovo in izvajanjem poskusov kot z olajšanjem zajemanja in celovitosti podatkov. Ortogonalna procesna analitična tehnologija (PAT) premosti več aplikacij in delovnih tokov, kot je virusna inaktivacija z izmenjavo medpomnilnika, in natančneje modelira procesne tokove obsežnih operacij.

Oglejte si e-predstavitev v živo iz službe ali domače pisarne po urniku.

• Pritisnite Predvajaj in pojdite stran; Programska oprema iC se dinamično odziva na razmere v reaktorju. Dosledno izvajajte operacije v mejah protokola za inaktivacijo virusa.
• Zajemite podatke iz več senzorjev, vključno s pH, prevodnostjo, oksidativnim redoks potencialom (ORP) in raztopljenim kisikom.
• Integrirajte periferne enote, kot so črpalke ali tehtnice za gravimetrični prenos mase.

FTIR in Ramanova spektroskopija na kraju samem spremljata kritične komponente bioprocesov v celotnem delovanju enote za konjugacijo in formulacijo.

Glukozo in ključne metabolite je mogoče spremljati v zgornjih aplikacijah, medtem ko je v nadaljnjih procesih koncentracijo beljakovin ali cepiva, stabilizatorjev, pomožnih snovi in nečistoč mogoče spremljati in nadzorovati v realnem času brez zamud ali stroškov, povezanih z analizo brez povezave.

To omogoča hitro določitev končnih točk procesa, kot tudi jasno razumevanje vpliva različnih procesnih parametrov na kakovost izdelka in učinkovitost procesa.