La biotecnología es una industria estratégica emergente en el siglo XXI. Desarrollar vigorosamente la industria biofarmacéutica con la biotecnología como núcleo no sólo conduce a promover la transformación de una economía innovadora, sino también la única manera de promover la construcción de una China saludable y mejorar la vida de las personas. estándares de salud. En los últimos años, con la reforma y mejora del sistema de revisión y aprobación de medicamentos, ha aumentado el número y la velocidad de las aprobaciones de nuevos medicamentos, lo que también ha traído nuevos desafíos a las empresas biofarmacéuticas, es decir, cómo ampliar rápidamente los complejos procesos de producción biofarmacéutica. desde pequeños ensayos hasta la producción, establecer una estrategia de control de producción confiable y estable y continuar produciendo medicamentos seguros y eficaces.
Frente a este problema, las grandes empresas farmacéuticas nacionales y extranjeras generalmente siguen los principios rectores pertinentes de la ICH, adoptan el concepto central de Calidad por Diseño (QbD) y utilizan ampliamente el Diseño de Experimentos (DOE) para resolver el problema de los medicamentos biológicos. Hay muchos parámetros de proceso e interacciones complejas en el proceso de producción. Sobre la base de experimentos detallados del DOE a pequeña escala, se establece la correlación entre los parámetros del proceso de producción y los atributos de calidad, y se comprenden completamente las características del proceso de producción para garantizar de manera efectiva la implementación sin problemas de la producción a gran escala. Consulte la Figura 1 para obtener más detalles. .
Figura 1. Diagrama de flujo para el desarrollo y producción de medicamentos según las directrices de la ICH
El método DOE se puede utilizar para estudiar la relación entre múltiples parámetros con menos experimentos. El método de implementación tradicional del DOE realiza primero un diseño experimental de detección de baja resolución para una gran cantidad de parámetros. Dependiendo de los resultados experimentales, es posible que se requiera una segunda ronda de diseño de amplificación o diseño experimental de superficie de reacción. Hay muchos parámetros en el proceso de producción biofarmacéutica, que a menudo incluyen efectos de alto orden que requieren un diseño de superficie de respuesta para distinguirlos claramente, y también enfrentan la presión del costo del material experimental y las limitaciones de tiempo. Estas dificultades prácticas determinan que sea un gran desafío utilizar métodos tradicionales de diseño experimental del DOE para desarrollar fármacos biológicos. El Diseño de Detección Definitivo (DSD) exclusivo del software JMP tiene las ventajas de menos experimentos, alta resolución y ahorro de tiempo, lo que proporciona una gran comodidad para resolver este problema. Lo siguiente se explica a través de ejemplos específicos.
El proceso de producción de anticuerpos monoclonales incluye tres partes: cultivo celular ascendente, purificación posterior y llenado del producto. La cromatografía de intercambio catiónico es un paso importante en la purificación fina en la producción de purificación posterior. Las impurezas como agregados, variantes de carga, residuos de proteínas de la célula huésped y residuos de ADN exógeno se pueden eliminar eficazmente mediante la cromatografía de intercambio catiónico. Estas impurezas son atributos de calidad críticos. (Crítico Atributo de Calidad, CQA). A través de métodos de diseño experimental, se estudió el impacto de los parámetros del proceso de cromatografía de intercambio catiónico en la CQA y se formularon estrategias de control apropiadas. Los indicadores de reacción investigados mediante cromatografía de intercambio catiónico se muestran en la Tabla 1.
Tabla 1. Indicadores de reacción investigados mediante cromatografía de intercambio catiónico.
El proceso de cromatografía de intercambio catiónico incluye casi 20 parámetros de proceso. Con base en el conocimiento y la experiencia de otros proyectos, se seleccionaron 8 parámetros de proceso, como el caudal de cromatografía y la capacidad de carga, que pueden tener un impacto en los resultados de la purificación, para una mayor investigación experimental. Desarrollar planes de investigación mediante el software JMP de diseño experimental DSD. Todos los parámetros del proceso son variables continuas y no necesitan dividirse en bloques. El software JMP está preestablecido para generar un conjunto de 21 ejecuciones experimentales. El personal de I+D añadió un experimento más repetido bajo tres condiciones para examinar el error sistemático en el proceso experimental. Se realizaron un total de 24 experimentos. El plan se detalla en la Tabla 2.
Tabla 2. Esquema experimental de cromatografía de intercambio catiónico
Realice experimentos aleatoriamente de acuerdo con el plan experimental y recopile datos de prueba. Dado que DSD utiliza una pequeña cantidad de experimentos para examinar una gran cantidad de factores y efectos, es imposible realizar directamente un análisis de mínimos cuadrados estándar en los datos de DSD. Puede utilizar el método exclusivo de "detección de certeza de ajuste" del software JMP o mediante el "modelo de ajuste" El método de ajuste de "regresión por pasos" en . El personal de I+D estableció con éxito modelos de regresión para cinco respuestas, incluido el rendimiento y la pureza de SEC-HPLC, mediante un método de ajuste paso a paso. Los resultados del perfilador de predicción se muestran en la Figura 2.
Figura 2. Resultados del perfilador de predicción del diseño experimental de cromatografía de intercambio catiónico
Según el modelo anterior, los parámetros del proceso catiónico X6, X7 y X8 tienen un mayor impacto en varios atributos críticos de calidad y rendimiento. Son parámetros críticos del proceso (CPP) y el rango de parámetros debe controlarse estrictamente. Otros parámetros tienen poco impacto en varios atributos críticos de calidad y rendimiento. El riesgo de que el CQA exceda el rango causado por cambios en los parámetros del proceso es bajo, por lo que todos son parámetros de proceso no críticos (no CPP). Utilizando el método experimental de detección determinista del software JMP, estudiamos con éxito las características del proceso de la cromatografía de intercambio catiónico a través de solo una ronda de 24 experimentos, seleccionamos parámetros clave del proceso y formulamos estrategias de control específicas para garantizar la seguridad y confiabilidad del producto final. Si está interesado en el DSD de detección determinista de JMP, puede descargarlo. Prueba gratuita de 30 días de JMP .
