Um programa que precisa de três a seis meses apenas para isolar um clone estável e de alta expressão não está atrasado. Aquele que descobre na escala de 2.000 L que uma etapa de buffer não pode ser reproduzida é. O processo de desenvolvimento de produtos biológicos existe para levar essas descobertas à menor e mais barata escala disponível, onde um experimento fracassado custa uma semana em vez de um lote GMP.
O que o processo de desenvolvimento biológico realmente cobre
O processo de desenvolvimento biológico é a sequência escalonada de engenharia de linhagem celular, cultura upstream, purificação downstream, caracterização analítica, formulação e validação de processo que transforma uma molécula candidata em uma substância medicamentosa que pode ser fabricada de forma reprodutível em escala comercial. É uma sequência de redução de riscos e não uma lista de verificação, e cada etapa existe para que as falhas aconteçam de forma barata.
Cada stage gate faz a mesma pergunta: os dados são bons o suficiente para justificar o próximo aumento de dez vezes no custo? Se a resposta for não, o programa permanece onde está até que esteja.
O desenvolvimento ocorre em duas trilhas ao mesmo tempo. A linha de produtos possui a molécula, a formulação e o plano clínico. A trilha do processo possui a linhagem celular, a cultura e o trem de purificação. Eles se reúnem na transferência de tecnologia, e é nessa transferência que as suposições transportadas de uma bancada de laboratório se tornam caras em uma fábrica.
Perfil do produto alvo. Um a três meses. Rota, dose, apresentação e os atributos críticos de qualidade que o processo deve entregar.
Desenvolvimento de linhagem celular. Três a seis meses. Transfecção, seleção, clonagem unicelular e estudo de estabilidade clonal de aproximadamente sessenta dias.
Desenvolvimento de processos upstream. Dois a quatro meses. Mídia, estratégia de alimentação, faixas de parâmetros e, em seguida, aumento de escala de 2 L para 50 L.
Desenvolvimento de processos downstream. Três a seis meses. Captura, inativação viral, polimento e ultrafiltração no tampão de formulação.
Trabalho analítico e de formulação. Quatro a oito meses, geralmente em paralelo. Qualificação do método, degradação forçada e estabilidade.
Caracterização e validação de processos. Seis a doze meses. Modelos qualificados de redução de escala, depois execuções de engenharia e lotes de PPQ.
Decisões upstream que fixam o custo dos produtos
O desenvolvimento upstream decide o custo dos produtos, porque o título e a duração da cultura definem o volume do biorreator que um produto ocupa durante toda a sua vida comercial. Um processo que fornece 2 g/L em vez de 5 g/L não custa simplesmente mais por grama; precisa de uma instalação maior para produzir a mesma massa.
Para anticorpos monoclonais, a plataforma é madura: células CHO, meio quimicamente definido, um feed-batch de dez a quatorze dias e títulos na faixa de três a oito gramas por litro. Os parâmetros de controle são bem conhecidos, com temperatura próxima de 37 graus Celsius, oxigênio dissolvido entre 30 e 50 por cento e pH entre 6,8 e 7,2, mas não são escalonados linearmente. O tempo de mistura, a transferência de oxigênio e a velocidade de ponta mudam com a geometria do recipiente, e é por isso que o aumento de escala é um exercício de modelagem e não uma multiplicação.
Os sistemas de fermentação piloto e em escala de produção são geralmente o item que leva mais tempo na área de processo, portanto a decisão da embarcação é tomada antecipadamente e defendida posteriormente. Um ponto de referência útil é um documento completo projeto de biofermentação em que a mesma plataforma de navio deveria servir tanto para o desenvolvimento de processos quanto para o fornecimento de pilotos.
Aço inoxidável
- Maior custo de capital e entrega mais longa
- Limpeza a vapor no local com ciclos validados
- Comprovado acima de 2.000 L de volume de trabalho
- Reparável, com longa vida útil
Uso único
- Menor custo de capital e mudança mais rápida
- Dados extraíveis e lixiviáveis necessários
- Teto prático perto de 2.000 L
- Maior custo de consumíveis por lote
Fermentador agitado mecânico de aço inoxidável em escala piloto para cultura microbiana Um fermentador piloto para cultivo de cepas e otimização de parâmetros, colocado onde as escolhas iniciais de recipientes apoiam o desenvolvimento posterior do processo e o fornecimento piloto. Ver Produto → Purificação downstream: onde o rendimento e os prazos desaparecem
O processamento downstream é onde surge a maioria das falhas do processo, porque um trem de purificação de cinco etapas pode perder mais da metade do produto, e cada etapa retida quanto à pureza também deve ser validada para liberação. Um trem convencional de anticorpos monoclonais começa com captura de afinidade, depois uma retenção de inativação viral em pH baixo, depois uma ou duas etapas de polimento, depois ultrafiltração e diafiltração. O rendimento e a pureza são negociados entre si em todas as fases, e essa negociação é fixada pelos dados de autorização apresentados ao regulador.
| Operação da unidade | Rendimento de etapa típico | Parâmetro crítico | Falha frequente |
| Cromatografia de captura de afinidade | 85 a 95 por cento | Desafio de carga, pH de eluição, idade da resina | Incrustação de resina, agrupamento incorreto, lixiviação de ligante |
| Inativação viral com pH baixo | 90 a 98 por cento | pH 3,5 a 3,7, 30 a 60 minutos, 20 a 25 graus Celsius | Mistura incompleta, agregação |
| Cromatografia de polimento | 80 a 95 por cento | Janela de condutividade e pH, fator de carga | Proteína celular hospedeira fraca e depuração de DNA |
| Ultrafiltração e diafiltração | 90 a 99 por cento | Pressão transmembrana, taxa de fluxo cruzado | Incrustação de membrana, polarização de concentração |
| Filtragem viral | 85 a 98 por cento | Dimensionamento do filtro, limites de pressão | Obstrução prematura, área de filtro superdimensionada |
Regra prática: planeje uma perda de rendimento de 20 a 30 por cento para cada etapa da cromatografia no desenvolvimento inicial e, em seguida, defenda cada etapa que você decidir manter. Cada etapa retida adiciona volume de buffer, trabalho analítico e custo de validação.
Os sistemas de filtração por membrana e fluxo tangencial ficam no final do trem, onde o fator de concentração, o volume de diafiltração e a área da membrana determinam se o lote se ajusta ao tanque que você já possui.
Equipamento de separação por membrana de extração vegetal para esclarecimento e concentração Sistema de filtração por membrana para extratos vegetais e produtos de fermentação, adequado para etapas de purificação e concentração no final de um trem a jusante. Ver Produto → Métodos analíticos e formulação: o gargalo silencioso
O trabalho analítico e de formulação raramente atrasa o primeiro lote clínico, mas quase sempre atrasa o pedido de licença, porque nem a qualificação do método nem os dados de estabilidade podem ser comprimidos. Um método não qualificado não consegue liberar muita coisa e um estudo de estabilidade é executado em tempo real.
A formulação de um produto biológico normalmente significa um tampão, um agente de tonicidade, um surfactante e às vezes um açúcar ou um aminoácido. Os produtos subcutâneos aumentam a concentração para a faixa de 100 a 150 mg/mL, onde a viscosidade, a agregação e a tolerância no local da injeção deixam de ser detalhes da formulação e se tornam problemas de desenvolvimento. Apresentações líquidas são mais simples de fazer; apresentações liofilizadas ou secas a vácuo em baixa temperatura são escolhidas quando a molécula não consegue sobreviver à cadeia de frio.
O desenvolvimento analítico não é um trabalho de apoio. Define o que o processo deve proporcionar e é a única parte do programa que mais dinheiro não pode acelerar.
Validação de Processos e Transferência de Tecnologia
A validação do processo para um produto biológico é um compromisso vitalício, e não uma única campanha, e a execução do PPQ de três lotes consecutivos em escala comercial é apenas o ponto de verificação mais visível. A caracterização do processo vem em primeiro lugar: um modelo qualificado de redução de escala, faixas aceitáveis comprovadas e uma divisão defensável entre parâmetros críticos do processo e atributos críticos de qualidade.
A transferência de tecnologia acarreta a maior parte do risco de cronograma, porque o local receptor herda os parâmetros, mas não o conhecimento tácito por trás deles. Um pacote de transferência que deixa de fora os tempos de espera, a ordem de preparação do buffer ou o comportamento de mistura revelará essas lacunas durante as execuções de engenharia, quando a planta já conta com pessoal.
Descrição do processo com faixas operacionais normais e faixas aceitáveis comprovadas para cada operação da unidade
Justificativa do modelo de redução de escala, incluindo dados de comparabilidade de mistura e transferência de massa
Plano de transferência de método analítico com critérios de aceitação predefinidos
Avaliação de lacunas de equipamentos e utilidades abrangendo geometria do vaso, transferência de oxigênio e capacidade de limpeza
Estudos de validação de tempo de espera e limpeza com condições de pior caso documentadas
Receitas de automação, limites de alarme e controles de integridade de dados para registros eletrônicos
Escolhas de equipamentos e instalações que decidem o cronograma
Uma vez definido o processo, a lista de equipamentos de longo prazo geralmente define o cronograma e não a ciência. As barras abaixo mostram os prazos de entrega típicos da indústria cotados para um novo trem de produtos biológicos; alterar o tamanho do navio após a compra reinicia o relógio.
As escolhas de materiais e acabamentos são definidas ao mesmo tempo. As superfícies de contato do produto para produtos biológicos são normalmente de aço inoxidável SUS316L com acabamento interno de aproximadamente 0,4 a 0,8 micrômetros Ra, soldadas e passivadas, e os ciclos de limpeza no local devem ser validados juntamente com o processo. Os conjuntos descartáveis transferem a carga de limpeza para o fornecedor, mas também transferem a carga de documentação extraível e lixiviável para o seu arquivamento.
Vale a pena ler as listas de verificação do equipamento antes que a especificação seja congelada, e um ponto de partida prático é este guia sobre o que procurar ao selecionar equipamentos para um projeto de biofermentação .
Linhas de produção de extração prontas para uso para processamento de plantas, ervas e CBD Categoria de linhas de extração prontas para uso de pectina, ervas, polifenóis de chá, astaxantina, alecrim, curcumina, óleo de cânhamo e CBD, úteis antes do congelamento das especificações do projeto. Ver Produto → Perguntas frequentes sobre o processo de desenvolvimento de produtos biológicos
Quanto tempo leva o processo de desenvolvimento de produtos biológicos?
Da seleção da molécula até a primeira aprovação comercial, os produtos biológicos normalmente levam de quatro a sete anos. A fase de desenvolvimento em si, desde a linha celular até um processo de habilitação da Fase I, geralmente dura de 18 a 30 meses, com fornecimento clínico, validação de processo e revisão regulatória respondendo pelo restante.
Qual é a diferença entre processamento upstream e downstream?
O processamento upstream abrange tudo, desde o frasco de células até a colheita: linha celular, meio, controle do biorreator e recuperação do fluido de cultura. O processamento downstream leva essa colheita através de cromatografia de captura, inativação viral, polimento, ultrafiltração e formulação. Upstream define quanto produto é produzido; a jusante decide quanto sobrevive.
Por que a validação do processo é obrigatória para produtos biológicos?
Os produtos biológicos não podem ser totalmente caracterizados apenas pelos testes do produto final, por isso os reguladores exigem provas de que o próprio processo fornece consistentemente a qualidade exigida. Na prática, isso significa um modelo qualificado de redução de escala, caracterização alinhada com ICH Q8 a Q11 e três lotes PPQ consecutivos antes do lançamento comercial.
Qual etapa é mais difícil de acelerar com mais orçamento?
Qualificação do método analítico e estabilidade em tempo real, pois ambos dependem do tempo do calendário e dos dados coletados em intervalos definidos. O desenvolvimento da linha celular e do processo pode ser paralelizado ou terceirizado, mas um estudo de estabilidade de doze meses não pode ser encurtado sem enfraquecer o arquivamento.
