הקדמה: The Drive לכיוון עיבוד ביולוגי מתמשך

תעשיית הביו-פארצ'י עוברת שינוי פרדיגמטי בשנים האחרונות, נע מייצור אצווה מסורתי לקראת עיבוד משולב, מתמשך. בלב השינוי הזה נמצא chromatography מתמשכת, טכנולוגיה המאפשרת טיהור חלק של חלבונים טיפוליים, נוגדנים מונוקלאליים, ויראליים, וטכנולוגיות ביולוגיות מורכבות אחרות.

chromatography מסורתי פועל במחזורים דיסקרטיים של טעינה, כביסה, והתחדשות.בעוד שתהליכי אצווה מבוססים היטב, סובלים מחוסר יעילות: רק חלק קטן של יכולת השרף מנוצל בדרך כלל, חיץ וצריכת רזין הוא גבוה, ואת התהליך הוא רק חיסורת הרגל היא גדולה.

כדי להבין את החשיבות של ההתקדמות האחרונה, חיוני קודם כל להבין את עקרונות הליבה של chromatography מתמשכת ואת התצורה מגוונת שפותחה.

מימון של Chromatography

עקרונות הפעולה של Steady-state

במערכת chromatography מתמשכת, תהליך ההפרדה מתרחש ללא הפרעה.השלב הנייח (resin או membrane) נחשפים כל הזמן לזרם הזנה זורם, בעוד שלב הנייד (buffer) מוחזר ברציפות. Components של התערובת אינטראקציה עם השלב הניקוד על פי החריצות המחייבות שלהם, וכתוצאה מכך הגירה שונה.

התצורה הכרומטיוגרפיה הרצינית הידועה ביותר היא המיטה נעה (SMB), שפותחה במקור עבור הפרדה פטרוכימית וסוכר. במערכת SMB, העמודות מחוברות בלולאה, ואת נמלי ה-Inlet ו-Outlet עוברים מעת לעת כדי לדמות את התנועה הנגדית של שלב יציב (מערכת הצפנה זו משיגה שחזור גבוה וטוהר, במיוחד עבור היפרדות ביו-רפומטיות, כאשר הם נמצאים יותר ויותר תהליכים צ'רמיוניים) כגון טיפול תרופתי (מערכת נגד מחזורית (מערכת נגדית) או רצף) ו-מערכת נגדית (מערכת נגדית (מערכת נגד מחזורית) אשר מאפשרת רצף מחזורית (מערכת נגדית (מערכת נגדית (מערכת נגדית) ו-מערכת נגדית) אשר מאפשרת רצף מחזורית (מערכת נגדית) של מחזורית (מערכת נגדית (מערכת נגדית) עם יותר (מערכת נגדית) של מחזורית (מערכת מחזורית) של מחזורית (מערכת מחזורית) עם מחזורית) עם מחזורית (מערכת נגדית (מערכת מחזורית (מערכת מחזורית) אשר משיגהחלומטרהחלודה (מערכת מחזורית) אשר משיגהחלודה (מערכת מחזורית) אשר משיגהחלומטרה יותר (מערכת מחזור

השוואה עם Batch Chromatography

ב chromatography אצווה, נפח קבוע של להאכיל טעון על עמודה אחת, ואת כל התמצית הושלמה לפני ה אצווה הבאה מתחיל. Resin משמש רק פעם אחת דרך מחזור הקצאה מחייבת, המוביל לתחתית כי העמודה לא ניתן לטעון מעבר ליכולת פריצת דרך שלה ללא הפסד המוצר.בדרך כלל, רק 30-50% של יכולת השרף מנוצלת במצב כדי למנוע תשואה, בניגוד, 000 זה יכול להיות לדחוף קדימה של תהליכים מתקדמים יותר של פריצת דרך.

הבדלים קריטיים אחרים כוללים:

  • (FLT:0) צריכת Buffer: FLT:1 מערכות רציף לעתים קרובות דורש פחות buffer עבור גרם של מוצר כי עמודות הם מבוזרים ו regenerated באופן מגזים, צמצום נפח הכולל.
  • (ב) ⁇ :0) זמן מוכח: 1FLT 1 כרומוזומטוגרפיה רציפה מאפשר מוצר גבוה יותר באמצעות תיק ליחידה זמן בשל חפיפות.
  • (FLT:0) Productivity:BuildFLT:1) עבור חלבון A ללכוד נוגדנים מונוקלוניים, פריון יכול להגדיל מ - 10 גרם / L /h ב אצווה כדי > 30 גרם / L / L /h במצב מתמשך.
  • (FLT:0) טביעת רגל של Facility: 1FLT:1 מערכות רציף דורשות עמודות קטנות יותר ופחות אחסון ב-buffer, צמצום גודל המתקן הכולל עבור אותה תפוקה.

יתרונות אלה הם אימוץ נהיגה, במיוחד עבור מוצרים בעלי רמות גבוהות כגון mAbs ו biosimilars, אבל גם עבור biological כי ליהנות מזמני עיבוד קצרים יותר.

התקדמות טכנולוגית חדשה

Multicolumn Systems: Beyond SMB ו- PCC

ההתקדמות המשפיעה ביותר ב chromatography מתמשכת התמקדו אדריכלות רב-קולום. בעוד SMB ו- PCC מבוססים היטב, מערכות חדשות יותר משלבות עמודות (לעתים קרובות 4, 6, או אפילו 8) כדי להגדיל גמישות ולאפשר אתגרים מורכבים הפרדה.לדוגמה, תהליך PCC 4column שפותח על ידי GE (כיום Cytiva) מאפשר אחד להיות regenerated ו- פגום עם חלבון קיים, בעוד הוא מוגבל 3 סגסוגת חלבון זה.

התקדמות חשובה נוספת היא תהליך הטיהור הנגדי הרב-קולוני (MCSGP) שפותח במקור עבור טיהור peptide, MCSGP משתמשת ⁇ של פותרים על פני עמודות כדי להפריד בין זיהומים קשורים זה לזה קרוב מאוד. שיטה זו היא שימושית במיוחד עבור טיהור של peptide, oligocleotides, חלבונים קטנים שבו אצווה ביעילות רבה יותר לפירוק של טוהר, תוך כדי שיפור יעיל של תאים ללא הפרעה יעילה בין טוהר של סימולציה של תאים.

(ב) במחקר שפורסם ב-[[1924]]:0Case in Point: FLT:1 in a study שפורסם ב-[[1924]]:2]], [[1924]], [[1924]], בשנת [[1924]],]], החוקרים הוכיחו כי מערכת MCSGP של 3 דונם שיפרה את טיהור של עיפרון סינתטי על ידי הגדלת התשואה מ- 60% (batch) ל- 92% תוך שמירה על טוהר של תופעות כאלה.

אוטומציה ובקרת תהליכים בזמן אמת

מערכות chromatography רציפות מורכבות יותר מאשר מערכות אצווה, עם משאבות מרובות, שסתום, חיישנים, עמודות הפועלות בקונצרט.כדי לנהל מורכבות זו, אסטרטגיות אוטומציה מתקדמת ובקרה פותחו.השימוש של משאבות מרובות:0מעבד טכנולוגיה אנליטית (PAT)FLT:1 הוא עכשיו סטנדרטי במעבדות ביו-מעבדות מתמשך עבור pH, התנהגות, UVness, סופג, וסביבות להורדת ביצועים של סרטן, ו-Fspeccopyd, למרות ביצועים מתקדמים, אלגוריתמים, אלגוריתמים, אלגוריתמים של מעקב, אלגוריתמים של מעקב, אלגוריתמים של מעקב אחר ביצועים מתקדמים, אלגוריתמים של מעקב אחר אלגוריתמים של תאים של תאים של תאים של תאים של תאים של תאים של תאים של תאים של עמודה, ו-S.

בקרת מודלים (MPC) מוחלת יותר ויותר על chromatography מתמשכת.במסגרת MPC, מודל ראשוני של תהליך chromatographic משמש לחיזוי מדינות עתידיות (למשל, פרופילים של מינון) ואופטימיזציה של זמני החלפת שסתום.זה מקטין את הצורך בכוונון אמפירי ומבטיח פעולות חזקות לאורך טווח של הפרעות עם חיישנים משולבים:0traations זמין כבר מרמות אוטומציה של נתונים.

ספקים מובילים כגון Cytiva, Sartorius, ו repligen יש פלטפורמות אוטומציה משולבת במיוחד המיועד chromatography מתמשך.לדוגמה, תהליך ⁇ KTA מערכת CCSOVAFLT:1 משלבת אריזה טור אוטומטי, זרם חכם עובר נתיב מעבר, ונבנה-in PAT עבור לכידת רציפה.

המונחים: membrane Chromatographyאינטגרציה

עמודות מסורתיות ארוזות בשימוש chromatography מתמשך יכול לסבול טיפות לחץ גבוה ומגבלות העברה המונית, במיוחד כמו חלקיק שרף גודל ירידה. membrane chromatography מציעה אלטרנטיבה: a ⁇ membrane עם ligaרצועות המצורפות על משטחים לוכדים. כי העברת המונים מתרחשת בעיקר על ידי אדפורציה ולא דיפוזיה, membranes לפעול הרבה יותר מהר יותר עבור חלבונים מלוטשולים מתאימים.

בתצורה רציפה, ניתן לארגן מכשירים membrane במקביל או סדרה כדי להתמודד עם קצבי זרימה בנפח גבוה.לדוגמה, תהליך של 3 שלבים טיהור מתמשך עבור mAb עשוי להשתמש בחלבון A membrane פרסומות בשלב הראשון (capture), ion חילופי membrane רציפה במצב זרימה של צעד השני (ניקוי והסרת של חלבונים), והחלפת membedd (לעתים קרובות) עם מחזור יחיד (בקיצור של זמן קצר יותר) נמוך יותר מאשר זמן קצר יותר מאשר שלב שלישי (B) נמוך יותר מאשר זמן קצר יותר מאשר קצר יותר).

דוגמה בולטת היא מערכת QXT של Pall CorporationFear1LT, המשתמשת במודעות חד פעמיות של מזכרון עבור שטף מתמשך של נוגדנים מונוקלוניים.המערכת מיועדת לפעולה שימוש יחיד, צמצום דרישות ניקוי וגמישות מוגברת עבור מתקנים רב-מוצרים.

פורנוגרפיה היברידית ורב-ממדית מתקרבת

(ב) ביו-פרמצבטיים הופכים מורכבים יותר (למשל, נוגדנים ספציפיים, חלבונים היתוך, וקטורים לטיפול גנטי), כרומוזומטוגרפיה חד-פעמית סטנדרטית לא יכולה לספק מספיקסלקטיביות.

רטינים רב-ממדיים, אשר כוללים ligands מעורב (למשל, החלפת החלפה עם קבוצות הידרופוביות phenyl), הם גם מותאמים לשימוש מתמשך.לדוגמה, Capto MMC resin מ Cytiva משלב החלפת cation ואינטראקציה הידרופובית, והוא הוכח באופן רציף כדי להסיר ביעילות משקולות גבוהה יחסית ומארח DNA מ- DNA צורך מטבוליזם של מספר מהירויות.

היתרונות של Chromatography

הגדלת דרךput and Productivity

היתרון התפעולי המשמעותי ביותר של chromatography מתמשך הוא עלייה דרמטית בפריון. כי עמודות מופעלות או מעבר לפריצת דרך, אותה מסה רזין יכול לעבד 2-5 פעמים יותר מזון ליחידה זמן בהשוואה למבצע אצווה.עבור תהליך MAb בקנה מידה מסחרי המייצר 2 טון בשנה, יישום מתמשך עם חלבון A resin יכול להפחית את נפח השרף הנדרש מ -300 ל - 100, תוך שמירה על אותה תוחלת חיים ולא רק להפחית את גודל זה.

עלויות ניכוי

הכלכלה של chromatography מתמשכת משכנעת.על פי מחקר עלות של 2020 על ידי קבוצת הביו-מעבדים של אוניברסיטת לונדון, מעבר מ אצווה לחלבון מתמשך A ללכוד עבור תהליך mAb ב 2,000 ק"ג / שנים הפחית את העלות הכוללת של הייצור עד 18-20%.החיסכון הגיע ממספר מקורות:

  • (ב) [17]הההתב"ה: "ההכוח לטעון עמודות לשקע גבוה יותר מקטין את עלויות הרכישה וההחלפה.
  • (FLT:0) אחסון ב-buffer/buffer:cioFLT:1 תהליכים רציף להשתמש 50-70% פחות buffer הכולל, במיוחד עבור ניקוי וזריקת צעדים.
  • (FLT:0) חינוך עבודה: 1.FLT 1 אוטומציה ממזערת את התערבות המפעיל; טכנאי יחיד יכול לפקח על מספר רכבות chromatography רצופות.
  • (FLT:0) קטן יותר מתקן: שטח קומה 1:1 פחות נדרש עבור עמודות, סקידים, ו-buffer להחזיק טנקים, צמצום הוצאות ההון.

היתרונות האלה עלות הם מוגברים עבור מתקנים אשר מאמצים ביו-מעבדים משולבים לחלוטין לאורך הזרם ולמטה הזרם.

איכות המוצר המוגברת והיציבות

יתרון מפתח של פעולה רציפה היא הסביבה המצטברת של המדינה. כי התהליך אינו מתחיל לעצור, פרמטרים כגון קצב זרימה, טמפרטורה ולחץ עמודה נשארים יציבים, המוביל לאיכות המוצר אחיד.עקביות זו מפשטת בקרת איכות ותביעות רגולטוריות. chromatography רציף גם מאפשר שליטה הדוקה יותר של נקה לא עקבית.

יתר על כן, כי תהליכים רצופים הם בדרך כלל קצרים יותר (במיוחד כאשר משתמשים במודעות של membrane), המוצר חווה פחות זמן בשלב הנייד, צמצום הסיכון של השפלה או הדבקה.זה חשוב במיוחד למולקולות מעבדה כגון וקטורים ויראליים, נוגדנים ספציפיים, חלבונים היתוך.

סקלאלה וגמישות

chromatography רציף סולמות יותר ליניארית מאשר אצווה. in אצווה chromatography, קנה מידה דורש עמודות גדולות יותר, אשר יכול להיות קשה לארוז באופן אחיד עם רסטין בסדרות. במצב מתמשך, ניתן להגיע על ידי הוספת יותר עמודות של אותו גודל במקום דרוג קוטר קבוע. גישה מקבילה זו פשוטה יותר מנקודת מבט הנדסית ושומר הידרודינמיקה דומה בקנה מידה (0, לדוגמה, 000 C) כמו גם שינוי קוטר קבוע (C) כמו קוטר).

גמישות גם משופרת על ידי השימוש של מרכיבים חד-פעמיים.עמודות בלתי-אפשרות, ערכות צ'קוזי, ומודעות membrane להפחית את הסיכון להפחתה של מעבר בין מוצרים, מה שהופך chromatography מתמשך אטרקטיבי עבור ארגוני ייצור חוזים (CMOs) המטפלים במולקולות מרובות.

אתגרים ומכשולים לאימוץ

התפטרות הארלי ואימות

למרות היתרונות ברורים, אימוץ רחב של chromatography מתמשך עומד בפני ספקנות רגולטורית. סוכנויות רגולטוריות, כולל ה- FDA ו- EMA, העדיפו באופן מסורתי תהליכים אצווה כי הם קלים יותר להבין, לשלוט, לאמת.תהליכים רציף להציג משתנים שאינם נוכחים במצב אצווה, כגון דינמיקת מצב יציב, החלפת עמודה תקופתית ואלגוריתמים של שליטה בזמן אמת.

ההנחיות של ה-FDA לגבי שיקולים איכותיים של ייצור רציף FLT 1 (פורסם 2021) מתארות ציפיות לתכנון מערכת, ניטור תהליכים ואסטרטגיות בקרה.

  • Defining את הטווח המקובל עבור הפרמטרים של תהליכים (למשל, הזנה קצב זרימה, עמודה מעבר תדירות) המבטיחים תכונות איכות קריטיות עונים.
  • יישום בדיקות שחרור בזמן אמת (RTRT) עבור תכונות איכות קריטיות (למשל, התכת המוצר, טוהר) באמצעות PAT.
  • הדגימה את שלב ההתחלה וההשבתה לא משפיעה על איכות המוצר.
  • שמירה על פרוטוקול ניקוי יסודי עבור עמודות ניתנות לחזרה או אימות רכיבי שימוש בודדים.

עבור חברות רבות, העלות הראשונית של הגשת רגולטורית (מחקרים של אופי מסורתי, נתוני יציבות מורחבים) יכולה להיות מחסום, במיוחד עבור ביוטקים קטנים יותר.עם זאת, סוכנויות תומך יותר ויותר בייצור רציף, במיוחד עבור מוצרים ביקוש גבוה כמו חיסונים מRNA וטיפולים גנטיים שבו המהירות היא קריטית.

מערכת מורכבות ואימון צוות

מערכות chromatography רציפות מורכבות יותר מאשר עמיתיהם אצווה.הם דורשים תוכנה מתוחכמת, חיישנים מרובים, וצנרת זהירה למנוע עצירות-קונפלציה במהלך מעבר טור.אופרות חייב להיות מאומן לא רק עקרונות chromatography אלא גם באוטומציה, PAT, ופתרון בעיות של מערכות משולבות. עקומת הלמידה יכול להיות תלולה, וחברות רבות מעדיפים להסתמך על ספקי אוטומציה עבור פתרונות סובבים עבור פתרונות.

אחריות וממברבין זמינות

בעוד שריצים רבים נועדו לשימוש אצווה ביצועים טובים במצב רציף (במיוחד עבור לכידת), השרף האופטימלי לתהליכים רצופים עשויים להיות מאפיינים שונים (למשל, קינטיקה מחייבת מהירה יותר, יכולת גבוהה יותר בשיעורי זרימה גבוהים) יצרני Resin מגיבים על ידי פיתוח מוצרים רצופים, אבל הבחירה עדיין מוגבלת יותר מאשר עבור אצווה.

אפשרויות וחיבוריות עם Upstream

בתהליך מתמשך משולב לחלוטין, רכבת במורד הזרם חייבת לקבל ניזונים עקביים מהביולוגיה של הזרם.עבור היתוך תרבויות, זרם המוצר של תאים יכול להשתנות טיטר, הרכב, ורמות מצטברות. מערכות chromatography רציף חייב להיות חזק מספיק כדי להתמודד עם תנודות אלה ללא הקרבה של תשואה או טוהר.

כיוונים עתידיים

AI ו- Machine Learning for Process Optimization

כמות עצומה של נתונים בזמן אמת שנוצר על ידי מערכות chromatography רצופות (קריאות רגישות, פרופילים של פיטורים, תנאי עמודה) הוא אידיאלי עבור יישומי למידת מכונה בעתיד הקרוב, אנו יכולים לצפות מודלים מונעים על ידי AI כי לחזות עקומות דרך עמודה וייעל את הזמנים עם נתונים מינימליים. Reinforcement Learning יכול לאפשר מערכות להתאים באופן אוטונומי להפרעות (למשל, להאכיל, ריכוז) בעוד ש-propicuptuptation מאפשר יכולת מחקרית של חומרים דינמית.

באמת מתמשכים מקצה-לקצה Bioprocessing

chromatography מתמשך הוא חתיכת פאזל גדול: משולב לחלוטין biomanufacturing, שבו הפריון במעלה הזרם, לכידת הזרם, שימתוק, ונוסחאות לרוץ בזרימה מסונכרנת, ללא הפרעה חברות כמו FLT:0SanofiFLT:1 ו-FLT:2LonzaFLT 3 יש פיילוט כזה בתהליך סימולציה, אבל צריך גם את תהליכי ה-Crumetation חזקים רק כדי לשמור על מהירות רציפה של ⁇ , אבל צריך להיות רק את זה, אבל יש צורך לתקן את זה, אבל זה, אבל זה רק כדי למנוע את זה, אבל זה עדיין למנוע את זה, אבל בדיקות cactintrornexernexernexituallyration יעיל של ânbspernbspendicernbspendicernbsp;

יישום Wider Beyond Monoclonal Antibodies

בעוד mAbs נשאר המוטב העיקרי, chromatography מתמשך יותר מותאם עבור שיטות אחרות. עבור טיפול גנטי, טיהור מתמשך של וירוסים adeno-קשור (AAV) באמצעות membrane פרסומות או גודל-exclusion עמודות במצב מתמשך הוא תחום פעיל של מחקר.

מערכות מתמשכים ומערכת רציפות בלתי אפשרית

המגמה לקראת עיבוד ביו-שימוש יחיד היא גם מעצבת chromatography מתמשך. Vendors מפתחים נתיבי זרימה חד פעמיים לחלוטין, כולל עמודות חד פעמית חד-פעמי, membrane מחסניות, וממשקי חיישן.מערכות אלה ממזערים ניקוי ואימות תוך מתן שינוי מהיר של המוצר.לדוגמה, תהליך ⁇ KTAS של CymbraS זמין בתצורה חד-שימוש עם grama- סטנדרטית סטנדרטית, אפילו להיות קבוע של כל כך סטנדרטית של CSA-reme-graography.

מסקנה: טכנולוגיה של יסוד עבור Biomanufacturing מודרני

ההתקדמות ב chromatography רציפה שיפרה באופן יסודי את טיהור הביופארפארמצבטיים, המאפשרת פרודוקטיביות גבוהה יותר, עלויות נמוכות יותר, איכות מוצר טובה יותר.הטכנולוגיה התפתחה מיישומים נישה בהפרדה זעירה לפלטפורמה מגוונת המשרתת מגוון רחב של מערכות ביולוגיות. Multicolumn, תהליך בזמן אמת, בקרה, שילוב membrane, ומודולליות מייצגות את הגבול הנוכחי, בעוד אינטגרציה יעילה יותר.

אתגרים סביב קבלה רגולטורית, מורכבות מערכת, וזמינות ניתנת להשגה נשארים, אבל הם מטופלים על ידי שיתוף פעולה בין התעשייה, הרגולטורים, ספקיות טכנולוגיה.עבור כל יצרן ביו-פארצ'י המבקשים להגדיל את היכולת, להפחית עלויות, או לשפר את יציבות התהליך, chromatography מתמשכת היא לא רק אופציה - זה הופך להיות הכרחי אסטרטגי.