Bất hoạt vi-rút trong chế biến sinh học

Bất hoạt vi-rút là bước đầu tiên trong số hai bước chuyên dụng được thiết kế để tăng cường độ an toàn của các sản phẩm trị liệu sinh học. Trong quá trình bất hoạt, bất kỳ vi-rút nào có trong hỗn dịch điều trị được gộp và bán tinh khiết đều bị phá hủy có chủ ý hoặc đột ngột biến thành không gây bệnh, thường bằng cách thay đổi môi trường xung quanh vi-rút để gây ra sự gián đoạn và biến tính không thể đảo ngược của cấu trúc vi-rút.

Thông thường, điều này được thực hiện bằng cách thay đổi môi trường xung quanh vi-rút để gây ra sự gián đoạn và biến tính không thể đảo ngược của cấu trúc vi-rút - ví dụ: thông qua các phương pháp hóa học, vật lý hoặc thậm chí năng lượng. Loại bỏ vi-rút tách biệt và khác biệt với sự bất hoạt của vi-rút vì đây là một quá trình bổ sung giúp tăng cường hơn nữa sự an toàn của vi-rút bằng cách loại bỏ hoặc tách vi-rút khỏi (các) protein hoặc sản phẩm quan tâm.

Nhiều sản phẩm liệu pháp sinh học có chứa hoặc có thể bị nhiễm vi rút trong quá trình sản xuất hoặc chế biến. Khả năng gây bệnh và tải lượng vi rút hoặc số lượng vi rút trong các phương thức này cần được loại bỏ hoặc loại bỏ thông qua các phương tiện bất hoạt và loại bỏ để ngăn ngừa gây hại cho bệnh nhân; Cả hai quy trình đều không đủ. Nhiều phương pháp bất hoạt và loại bỏ vi-rút có sẵn tùy theo đặc điểm cụ thể của vi-rút và loại sản phẩm trị liệu sinh học. Nhiều quy trình xử lý liệu pháp sinh học sẽ sử dụng kết hợp các phương pháp bổ sung để tăng phổ vi rút có thể được loại bỏ đầy đủ.

Bất hoạt
Có nhiều phương pháp bất hoạt vi-rút. Phổ biến nhất là:

• Phương pháp dựa trên độ pH thấp – đặc biệt là đối với các sản phẩm trị liệu sinh học như kháng thể đơn dòng (mAb)
• Phương pháp dựa trên dung môi hoặc chất hoạt động bề mặt - thường dành cho polysaccharid

Các phương pháp bất hoạt vi-rút ít được sử dụng thường xuyên hơn bao gồm thanh trùng, nhiệt khô và nhiệt hơi - đặc biệt là đối với các sản phẩm dựa trên máu hoặc huyết thanh.

Loại bỏ vi-rút
Các phương pháp loại bỏ vi rút được ghi nhận đầy đủ bao gồm kết tủa, sắc ký và lọc nano.

Việc lựa chọn các phương pháp được sử dụng để bất hoạt và loại bỏ vi-rút phụ thuộc vào kích thước, loại và độ ổn định của sản phẩm trị liệu sinh học đang được pha chế, (các) phương pháp tinh chế mà nhà sản xuất muốn sử dụng, bản chất và hiệu giá của vi-rút cần quan tâm. Cấu trúc và chức năng của Chất dược phẩm (DS) là các thuộc tính chất lượng quan trọng không kém cùng với độ an toàn của vi-rút và phải được đánh giá và duy trì xuyên suốt. Bất kỳ phương pháp bất hoạt vi-rút nào, pH thấp hoặc chất hoạt động bề mặt, đều được hưởng lợi từ việc kiểm soát chính xác và đồng thời nhiều Thông số quy trình quan trọng (CPP); một khả năng cần thiết để hiểu hiệu quả bản thân quy trình và ảnh hưởng đến dược chất (DS). Lò phản ứng tổng hợp hóa học cho phép lập bản đồ quy trình hiện đại và hoạt động nhất quán trong một không gian tham số xác định, đồng thời mô hình hóa để chuyển giao phương pháp và mở rộng quy mô.

Bất hoạt vi rút có độ pH thấp của các sản phẩm trị liệu sinh học được biết là bị ảnh hưởng bởi pH, thời gian, nhiệt độ, hàm lượng protein và hàm lượng chất tan hoặc dung dịch đệm. Nhiều virus bị biến tính không thể phục hồi và bị tiêu diệt hiệu quả ở pH 5,0–5,5. Tùy thuộc vào phạm vi của vi-rút được nhắm mục tiêu để bất hoạt và loại bỏ, phạm vi này có thể là đủ. Tuy nhiên, một số virus vỏ bọc chỉ được bất hoạt hiệu quả ở phạm vi pH 3,5–4.

Nhiều sản phẩm trị liệu sinh học mAb yêu cầu độ thanh thải phổ rộng đặc biệt của nhiều loại vi-rút, do đó, mục tiêu pH 'thấp' là 3,5–4 thường được thực hiện (hình A). Tuy nhiên, tiếp xúc lâu dài với phạm vi pH này cũng có thể làm hỏng hoặc bất hoạt một số sản phẩm trị liệu sinh học, cụ thể là protein hoặc enzym như protein máu, insulin và các sản phẩm khác (hình B). Khi tiếp xúc lâu với căng thẳng pH, protein và enzyme có thể bị khử amid, biến tính và kết tụ đáng kể. Dung dịch globulin miễn dịch (bao gồm cả IgG và IgM mAb) thường ít nhạy cảm hơn các protein hoặc enzyme khác ở pH 3,5–5,5 - mặc dù chúng vẫn nhạy cảm ở các mức độ khác nhau. Sau thời gian đủ ở điều kiện bất hoạt vi-rút, gánh nặng vi-rút lây nhiễm sẽ được giảm thiểu một cách hiệu quả, tuy nhiên, các hạt vi-rút còn sót lại, mảnh vụn hoặc các hàm lượng khác sẽ chưa được loại bỏ (hình C).

Đối với các sản phẩm immunoglobulin mAb, độ pH thấp là phương pháp được sử dụng thường xuyên nhất để bất hoạt vi-rút vì nó tương đối đơn giản, duy trì dấu chân nhỏ và thường yêu cầu ít can thiệp cũng như các bước bổ sung để loại bỏ, không giống như chất hoạt động bề mặt hoặc các dung môi khác. Tuy nhiên, các điều kiện thích hợp và tối ưu khác nhau giữa các phân tử cũng như phổ độ thanh thải virus cần thiết. Do đó, các nghiên cứu phải được thực hiện cho từng phân tử để mô tả đặc điểm và xác nhận không gian thiết kế hoặc ranh giới hoạt động trong đó sự bất hoạt của virus có thể diễn ra. Các ranh giới này và kết quả của quá trình bất hoạt vi-rút thường được xác định bởi tất cả, hoặc ít nhất là một lựa chọn, các biến số hoặc Thông số quá trình quan trọng (CPP) ảnh hưởng đến kết quả bất hoạt vi-rút và do đó chất lượng Dược chất (DS). Việc xác định và điều hướng các yếu tố này sẽ ảnh hưởng tích cực đến chất lượng và số lượng sản phẩm.

Theo truyền thống, các nghiên cứu bất hoạt vi-rút có độ pH thấp được thực hiện với một thể tích và nồng độ dung dịch globulin miễn dịch nhất định trong một bình như cốc có khuấy từ. Vì hầu hết các tài liệu nghiên cứu sẽ sử dụng dung dịch globulin miễn dịch có độ pH ban đầu gần với điều kiện sinh lý, các nghiên cứu bất hoạt của vi-rút sẽ tìm cách làm sáng tỏ các thông số bổ sung thuốc thử. Thông thường, chuẩn độ thủ công được thực hiện bằng cách sử dụng buret hoặc pipet trong khi ghi lại phép đo pH không liên tục. Sau khi hoàn thành một thời gian quy định và các thông số khác ở điều kiện pH thấp đủ để bất hoạt hàm lượng vi-rút nhắm mục tiêu, Chất dược phẩm (DS) hoặc dung dịch globulin miễn dịch sẽ được chuẩn độ ngược từ phạm vi pH thấp đến trong phạm vi sinh lý thích hợp hoặc hơi bazơ. Điều này đóng vai trò như sự hoàn thành quá trình bất hoạt của vi-rút bằng cách giữ độ pH thấp. Tuy nhiên, trong suốt nghiên cứu chuẩn độ pH thấp để bất hoạt vi-rút, chiết xuất mẫu là cần thiết để phân tích ngoại tuyến để ghi lại các thuộc tính chất lượng khác nhau như kết hợp hoặc khử amidasi thông qua các phương pháp như Sắc ký trao đổi kích thước (SEC). Mặc dù các nhà khoa học lành nghề có thể chính xác, quá trình bất hoạt của virus thường tốn nhiều công sức và chịu đựng các biến thể tự nhiên, không chính xác và thách thức về khả năng tái tạo của bất kỳ quy trình thủ công nào.

Mặc dù nhu cầu chính đối với các nghiên cứu bất hoạt vi rút có độ pH thấp trong chế biến sinh học hạ nguồn là xác định phạm vi bổ sung thuốc thử và thời gian cần thiết cho quy trình, nhưng đặc điểm động học của quá trình và tác động của các thông số quy trình hỗn hợp cũng rất quan trọng và cuối cùng là yêu cầu để đảm bảo thiết kế quy trình bất hoạt vi rút vừa mạnh mẽ vừa được tối ưu hóa. Tuy nhiên, theo dõi và kiểm soát nhiệt độ thường bị bỏ qua, và do đó, một thông số không được kiểm soát trong các nghiên cứu phát triển quy trình để bất hoạt virus.

Sự giám sát này có thể một phần là do việc sử dụng các hệ thống thí điểm hoặc thậm chí quy mô sản xuất thương mại thực hiện bất hoạt vi-rút trong các bình chứa hoặc chuyển có thể ghi lại nhưng không kiểm soát nhiệt độ. Tính đại diện của quy mô, đặc biệt là tính đại diện của việc trộn thường là một thông số khác dễ bị bỏ qua trong các nghiên cứu bất hoạt vi-rút có độ pH thấp như các nghiên cứu được thực hiện thông qua các nền tảng thủ công được điều khiển bởi các đĩa khuấy từ. Thiếu thu thập dữ liệu cho một việc đơn giản như trộn lẫn khiến không thể xác minh xem các điều kiện giả định của nghiên cứu có đúng và nhất quán hay không.

Xử lý pH thấp cho hoạt động của đơn vị bất hoạt vi rút có nguy cơ tiềm ẩn đối với sự kết hợp sản phẩm trong quá trình xử lý hạ nguồn cho kháng thể đơn dòng. Được trình bày bởi Hiren D. Ardeshna của GlaxoSmithKline, bài thuyết trình này thảo luận về một thiết kế thí nghiệm giai thừa đầy đủ để điều tra ảnh hưởng của bốn thông số quy trình:

• Điểm cuối pH thấp
• Thời gian giữ pH thấp
• Thời gian chuẩn độ pH thấp
• Thời gian chuẩn độ trung hòa

Các phương pháp bất hoạt vi-rút dung môi hoặc chất tẩy rửa thường được sử dụng để chống lại vi-rút có vỏ bọc. Thuốc thử được sử dụng thường có tác động không đáng kể đến khả năng không ổn định của protein điều trị hoặc các kháng thể chịu những thách thức về biến tính hoặc khử amidasi có thể xảy ra với một số phương pháp pH thấp. Các phương pháp xử lý dung môi hoặc chất tẩy rửa để bất hoạt vi rút có nhiều nhu cầu và động lực tương tự như các phương pháp pH thấp; chủ yếu là để xác định phạm vi bổ sung thuốc thử (trong trường hợp này là dung môi hoặc chất tẩy rửa) và thời gian cần thiết cho quá trình. Cũng như sự bất hoạt của vi-rút có độ pH thấp, các điều kiện khác nhau giữa các globulin miễn dịch hoặc các loại Chất dược phẩm (DS) khác. Do đó, các nghiên cứu phải được thực hiện cho từng phân tử để mô tả đặc điểm và xác nhận không gian thiết kế hoặc ranh giới hoạt động trong đó khả năng bất hoạt vi rút dung môi hoặc chất tẩy rửa hiệu quả có thể diễn ra. Các ranh giới này và kết quả của quá trình bất hoạt vi-rút được xác định tương tự bởi các Thông số quá trình quan trọng (CPP) bao gồm nhiệt độ, hàm lượng protein, hàm lượng dung môi hoặc chất tẩy rửa, thời gian ở điều kiện bất hoạt, cũng như trộn và hiệu quả của đồng nhất dung môi hoặc chất tẩy rửa. Việc xác định và điều hướng các yếu tố này sẽ ảnh hưởng tích cực đến chất lượng và số lượng sản phẩm.

Mặc dù các nghiên cứu bất hoạt vi-rút chất tẩy rửa không yêu cầu cách chuẩn độ thuốc thử giống như các nghiên cứu pH thấp, nhưng không gian thiết kế các biến quan trọng vẫn cần được đánh giá. Cũng như pH thấp, các nghiên cứu bất hoạt vi-rút sử dụng dung môi hoặc chất tẩy rửa theo truyền thống mô tả đặc điểm của quá trình hoàn toàn thủ công. Liều lượng và kiểm soát thuốc thử cũng phụ thuộc vào độ chính xác và độ chính xác của những người có tay nghề cao đồng thời thực hiện nhiều nhiệm vụ quan trọng. Các nghiên cứu bất hoạt vi-rút dung môi hoặc chất tẩy rửa cũng phải chịu các biến thể tự nhiên, không chính xác và thách thức về khả năng tái tạo.

Các phương pháp bất hoạt vi-rút dựa trên dung môi hoặc chất tẩy rửa thường yêu cầu một điểm xem xét thêm thường không liên quan đến các phương pháp pH thấp. Bất kỳ dung môi hoặc chất tẩy rửa nào được thêm vào phải được loại bỏ khỏi Chất dược phẩm (DS) hoặc dung dịch immunoglobulin và được xác minh bằng phương pháp phân tích thích hợp. Thông thường, dung môi hoặc chất tẩy rửa được loại bỏ thông qua sắc ký hoặc trao đổi dung dịch đệm thông qua lọc dòng tiếp tuyến. Việc loại bỏ dung môi hoặc chất tẩy rửa được thêm vào phần nào tương tự với mục đích chuẩn độ pH ngược từ bất hoạt pH thấp trở lại trong phạm vi sinh lý thích hợp hoặc hơi bazơ. Ở quy mô lớn, các phương pháp trao đổi dung dịch đệm hoặc sắc ký có thể xảy ra dưới dạng các hoạt động đơn vị liên tục hoặc bán liên tục khi vật liệu di chuyển từ bình chứa qua cột hoặc màng thích hợp khác để trao đổi dung môi hoặc dung dịch đệm. Trong quá trình phát triển, sự bất hoạt của vi rút dung môi hoặc chất tẩy rửa có khả năng xảy ra riêng biệt và khác biệt với bước thanh lọc hoặc loại bỏ sau đây. Như vậy, tính liên tục của dữ liệu hoặc thông tin có thể được kết hợp bởi thực hành này.

Các sản phẩm vắc-xin khác nhau trải qua quá trình bất hoạt vi-rút, bao gồm toxoid, protein tái tổ hợp, tiểu đơn vị, polysaccharide và thậm chí một số loại vắc-xin hạt giống virus. Một lần nữa, việc lựa chọn một phương pháp bất hoạt vi-rút thích hợp sẽ xem xét bản chất của sản phẩm trị liệu sinh học, cũng như phạm vi của vi-rút cần được loại bỏ một cách hiệu quả.

Nói chung, cần xem xét nghiêm ngặt các phương pháp hoặc thực hành thay thế để ngăn ngừa nhiễm vi-rút bên ngoài đối với các loại vắc-xin như vi-rút sống giảm độc lực - trong đó sản phẩm liệu pháp sinh học là hạt vi-rút. Các phương pháp cụ thể cho các sản phẩm như vậy có thể bao gồm một hoặc nhiều quy trình lọc nano hoặc sắc ký để giảm tải lượng vi-rút bên ngoài hiệu quả trong các nguồn nguyên liệu thô tương ứng. Vi-rút bất hoạt hoặc bị phá hủy vẫn có thể trải qua quá trình bất hoạt vi-rút có độ pH thấp hoặc dung môi hoặc chất tẩy rửa thích hợp - vì điều này vẫn có thể duy trì hiệu quả kích thích miễn dịch mong muốn ngay cả khi sản phẩm vi-rút bị biến tính hoặc bị gián đoạn.

Các phương pháp bất hoạt vi-rút đối với sản phẩm oligonucleotide hoặc các loại phân tử không được coi là cần thiết. Điều này chủ yếu là do bản chất của thuốc thử, điều kiện phản ứng và phương pháp xử lý luôn không thuận lợi cho vi rút. Hiện nay, nhiều sản phẩm oligonucleotide như vậy đang được phát triển và sản xuất chủ yếu được tinh chế, cô đặc và pha chế bằng các trao đổi đệm khác nhau thông qua lọc dòng tiếp tuyến hoặc bằng một trong các loại tách sắc ký khác nhau.

Với nhu cầu về tính liên tục của dữ liệu và hồ sơ lô điện tử, các lò phản ứng tổng hợp hóa học hoạt động như một nhân lực trong các quá trình bất hoạt của virus cả bằng cách thiết kế và thực hiện các thí nghiệm, cũng như bằng cách tạo điều kiện thuận lợi cho việc thu thập dữ liệu và tính toàn vẹn. Công nghệ phân tích quy trình trực giao (PAT) kết nối nhiều ứng dụng và quy trình làm việc, chẳng hạn như bất hoạt vi-rút với trao đổi dung dịch đệm và mô hình hóa chính xác hơn các quy trình của các hoạt động quy mô lớn.

Xem eDemo trực tiếp từ cơ quan hoặc văn phòng tại nhà theo lịch trình của bạn.

• Nhấn Play và bỏ đi; Phần mềm iC phản ứng linh hoạt với các điều kiện trong lò phản ứng. Thực hiện các hoạt động liên tục trong giới hạn của giao thức bất hoạt vi-rút.
• Thu thập dữ liệu từ nhiều cảm biến, bao gồm pH, độ dẫn điện, điện thế oxy hóa khử (ORP) và oxy hòa tan.
• Tích hợp các thiết bị ngoại vi như máy bơm hoặc cân để truyền khối lượng trọng lượng.

FTIR tại chỗ và Quang phổ Raman theo dõi các thành phần quy trình sinh học quan trọng trong suốt các hoạt động của đơn vị thượng nguồn, hạ nguồn, liên hợp và công thức.

Glucose và các chất chuyển hóa chính có thể được theo dõi trong các ứng dụng thượng nguồn, trong khi trong các quy trình hạ nguồn , nồng độ protein hoặc vắc-xin, chất ổn định, tá dược và tạp chất đều có thể được theo dõi và kiểm soát trong thời gian thực mà không có độ trễ hoặc chi phí liên quan đến phân tích ngoại tuyến.

Điều này cho phép xác định nhanh các điểm cuối của quy trình, cũng như hiểu rõ về tác động của các thông số quy trình khác nhau đối với chất lượng sản phẩm và hiệu quả quy trình.