バイオ医薬品製造の下流プロセスを最適化するための重要なヒント

樹脂から緩衝剤、使い捨て技術に至るまで、下流プロセスを改善する機会は数多くあります。

ナンドゥ・デオルカー、ジョンミン・オー、プラナフ・ヴェングサーカー、ジョナサン・フーラ | 2023 年 4 月 5 日 | 6 分で読めます | 実用的

細胞治療や遺伝子治療を含む新しい治療法は刺激的であり、確実にパイプラインを拡大し始めています。 モノクローナル抗体は依然としてバイオ医薬品の世界を支配しています。 研究によると、抗体治療薬の臨床パイプラインが過去 1 年間で 30% 増加したことが示されています (1) (新型コロナウイルス感染症抗体治療法を除く)。これは、これらの治療法の重要性とその効率的な生産の必要性を浮き彫りにしています。

mAb 製造コストの 60 ～ 80% が下流の処理に起因している可能性があることを考えると (2)、下流のボトルネックを解消し、収量を向上させることは、特に需要が高まる中、mAb メーカーにとって引き続き重要な優先事項となります。 以下に、いくつかの提案を示します。

捕捉ステップでは、プロテイン A が最も広く使用されている樹脂です。 プロテイン A は標準的な精製プロセスとして簡単に実行でき、強力な規制実績を持っています (3)。 ただし、樹脂のコストは高額であるため、コストと効率を最大化するためにプロセスを最適化することが重要です。 プロセスの最適化における重要な考慮事項は、プロテイン A の全体的なパフォーマンスにおいて動的結合能力 (DBC) が果たす役割を理解することです。 より高い DBC を持つ樹脂を使用すると、特に高力価の細胞培養プロセスの場合、カラム サイズを維持し、設備の変更を最小限に抑えながら、捕捉ステップの生産性を向上させることができます。

この点を証明するために、BioSolve ソフトウェアを使用してシミュレーションを実行し、結合/溶出サイクル数、処理時間、2000 L バイオリアクター バッチに必要なバッファーの量を計算しました。 DBC が 30 g/L ～ 65 g/L の範囲にある 3 つのモデル樹脂を調べました。 計算のために立てた仮定を表 1 にまとめます。力価値 5 g/L の 2000 L 細胞培養リアクターに対してカラム サイズを 68.6 L に維持しました。 バッチごとに必要なサイクル数とプロセス時間に基づいてプロセスの生産性を評価しました。

表 1. シミュレーションプロセスパラメータ

私たちは何を見つけたのでしょうか？ DBC 樹脂の量が多いほど、サイクル数と下流の総処理時間が大幅に短縮されます (表 2 および図 1 を参照)。 特に、サイクル数を減らすことで、運用上のリスクと、人件費や消耗品にかかるサイクルごとのコストも削減できます。

表 2.

同様に、バッファーの消費量が少ないと、原材料コストが削減されるだけでなく、バ​​ッファーの準備時間、バッファータンクのサイズ、および準備方法も削減されます。 私たちのモデルでは、樹脂 C は樹脂 A と B と比較して、バッファーの総消費量をそれぞれ約 40 パーセントと 30 パーセント削減しました。

社内でバッファーを作成することは、大量生産に適した確立された方法ですが、バッファーの準備には注射用水 (WFI) などのユーティリティやリソースが必要になることが多く、これらはクリーンなシステムなどの他のシステムでの需要により制限される可能性があります。 -インプレイスまたは他のプロセスライン。 さらに、下流の精製プロセス全体に必要な緩衝液の数と量が膨大であるため、生産スケジュールの要求に応えようとする緩衝液準備チームにとってスケジュールの問題が発生する可能性があります。 これらの操作には、使用前の原材料を保管するための倉庫スペース、原材料の計量および分配エリア、準備された溶液を保管するスペースなど、重要なインフラストラクチャが必要となるため、緩衝液の要件が軽減され、さらなる柔軟性が得られます。容量不足。 さらに、ステンレス鋼タンク自体は施設内でかなりの設置面積を必要とする可能性があり、一般的に使用される緩衝液の腐食性と高い塩化物含有量により、腐食の問題が頻繁に発生します。

シングルユース技術の新たな開発により、バッファー調製方法に柔軟性が加わり、小規模および中規模の施設がバッファー調製のためにシングルユースタンクに移行できるようになりました。 これにより、バッファー調製の切り替えが迅速化され、製造プロセスの時間とコストの両方が節約されます (4)。 使い捨て流体ハンドリングシステムは、特に適切な閉鎖型製造システムの欠如によって下流の処理が遅くなることが多い細胞治療薬の製造において、ボトルネックを軽減するのに役立ちます。 利用可能な閉鎖型の自動システムは、多くの場合、大量の同種細胞治療には適していません。 バイオメーカーが使い捨て機器を使用している場合、複数の供給元のサプライチェーンを持つ信頼できるサプライヤーが混乱を避けるための鍵となります。