La biotecnologia è un’industria strategica emergente nel 21° secolo. Sviluppare vigorosamente l’industria biofarmaceutica con la biotecnologia al centro non solo contribuisce a promuovere la trasformazione di un’economia innovativa, ma è anche l’unico modo per promuovere la costruzione di una Cina sana e migliorare la vita delle persone. standard sanitari. Negli ultimi anni, con la riforma e il miglioramento del sistema di revisione e approvazione dei farmaci, il numero e la velocità delle approvazioni di nuovi farmaci sono aumentati, il che ha portato anche nuove sfide per le aziende biofarmaceutiche, ovvero come espandere rapidamente i complessi processi di produzione biofarmaceutica dalle piccole sperimentazioni alla produzione, stabilire una strategia di controllo della produzione affidabile e stabile e continuare a produrre farmaci sicuri ed efficaci.
Di fronte a questo problema, le grandi aziende farmaceutiche in patria e all’estero generalmente seguono i principi guida ICH pertinenti, adottano il concetto centrale di Quality by Design (QbD) e utilizzano ampiamente il Design of Experiment (DOE) per risolvere il problema dei farmaci biologici. ci sono molti parametri di processo e interazioni complesse nel processo di produzione. Sulla base di esperimenti DOE dettagliati su piccola scala, viene stabilita la correlazione tra i parametri del processo di produzione e gli attributi di qualità e le caratteristiche del processo di produzione sono pienamente comprese per garantire in modo efficace l'implementazione regolare della produzione su larga scala. Vedere la Figura 1 per i dettagli .
Figura 1. Diagramma di flusso per lo sviluppo e la produzione di farmaci secondo le linee guida ICH
Il metodo DOE può essere utilizzato per studiare la relazione tra più parametri con meno esperimenti. Il tradizionale metodo di implementazione DOE conduce innanzitutto un progetto sperimentale di screening a bassa risoluzione per un gran numero di parametri. A seconda dei risultati sperimentali, potrebbe essere necessario un secondo ciclo di progettazione dell'amplificazione o di progettazione sperimentale della superficie di reazione. Ci sono molti parametri nel processo di produzione biofarmaceutica, che spesso includono effetti di ordine elevato che richiedono una progettazione della superficie di risposta per essere chiaramente distinti, oltre a dover affrontare anche la pressione dei costi dei materiali sperimentali e dei vincoli di tempo. Queste difficoltà pratiche determinano che è molto impegnativo utilizzare i tradizionali metodi di progettazione sperimentale del DOE per sviluppare farmaci biologici. Il Definitive Screening Design (DSD), esclusivo del software JMP, presenta i vantaggi di un minor numero di esperimenti, di un'alta risoluzione e di un risparmio di tempo, il che offre grande comodità per la risoluzione di questo problema. Quanto segue viene spiegato attraverso esempi specifici.
Il processo di produzione degli anticorpi monoclonali comprende tre parti: coltura cellulare a monte, purificazione a valle e riempimento del prodotto. La cromatografia a scambio cationico è un passo importante nella purificazione fine nella produzione di purificazione a valle. Impurezze come aggregati, varianti di carica, residui proteici della cellula ospite e residui di DNA esogeno possono essere efficacemente rimossi attraverso la cromatografia a scambio cationico. Queste impurità sono attributi di qualità critici. (Critico Attributo di qualità, CQA). Attraverso metodi di progettazione sperimentale, è stato studiato l'impatto dei parametri del processo di cromatografia a scambio cationico sul CQA e sono state formulate strategie di controllo appropriate. Gli indicatori di reazione analizzati mediante cromatografia a scambio cationico sono mostrati nella Tabella 1.
Tabella 1. Indicatori di reazione analizzati mediante cromatografia a scambio cationico
Il processo di cromatografia a scambio cationico comprende quasi parametri di processo 20. Sulla base delle conoscenze e dell'esperienza di altri progetti, sono stati selezionati 8 parametri di processo come la portata della cromatografia e la capacità di carico che potrebbero avere un impatto sui risultati della purificazione per ulteriori indagini sperimentali. Sviluppare piani di ricerca attraverso la progettazione sperimentale DSD del software JMP. Tutti i parametri del processo sono variabili continue e non necessitano di essere divisi in blocchi.Il software JMP è preimpostato per generare una serie di 21 corse sperimentali. Il personale di ricerca e sviluppo ha aggiunto un altro esperimento ripetuto in tre condizioni per esaminare l'errore sistematico nel processo sperimentale. Sono stati condotti un totale di 24 esperimenti. Il piano è dettagliato nella Tabella 2.
Tabella 2. Schema sperimentale della cromatografia a scambio cationico
Esegui esperimenti casuali secondo il piano sperimentale e raccogli i dati dei test. Poiché DSD utilizza un numero limitato di esperimenti per esaminare un gran numero di fattori ed effetti, è impossibile eseguire direttamente l'analisi standard dei minimi quadrati sui dati DSD. È possibile utilizzare l'esclusivo metodo di "screening della certezza dell'adattamento" del software JMP o tramite il metodo "modello di adattamento" Il metodo di adattamento della "regressione graduale" in . Il personale di ricerca e sviluppo ha stabilito con successo modelli di regressione per cinque risposte, tra cui resa e purezza SEC-HPLC, attraverso un metodo di adattamento passo passo. I risultati del profiler di previsione sono mostrati nella Figura 2.
figura 2. Risultati del profilatore di previsione del progetto sperimentale della cromatografia a scambio cationico
Secondo il modello di cui sopra, i parametri di processo cationici X6, X7 e X8 hanno un impatto maggiore su vari attributi critici di qualità e rese. Sono parametri di processo critici (CPP) e l'intervallo dei parametri deve essere rigorosamente controllato. Altri parametri hanno un impatto minimo su vari attributi critici di qualità e sulle rese. Il rischio che il CQA superi l'intervallo causato da modifiche nei parametri di processo è basso, quindi sono tutti parametri di processo non critici (non CPP). Utilizzando il metodo sperimentale di screening deterministico del software JMP, abbiamo studiato con successo le caratteristiche del processo della cromatografia a scambio cationico attraverso un solo ciclo di 24 esperimenti, selezionato i parametri chiave del processo e formulato strategie di controllo mirate per garantire la sicurezza e l'affidabilità del prodotto finale. Se sei interessato allo screening deterministico DSD di JMP, puoi scaricarlo. Prova gratuita di 30 giorni di JMP .
