Biologisten lääkkeiden vakausongelmat ja ratkaisut tuotantoprosessissa

Viime vuosina bioteknologian lääkkeistä, erityisesti monoklonaalisista lääkkeistä, on vähitellen tullut uusien lääkkeiden tutkimuksen ja kehityksen pääosa. Proteiinibiologisilla aineilla on kuitenkin yleensä ongelmana monimutkainen ja epävakaa rakenne, erityisesti useat tuotantoprosessin epästabiilit tekijät, mikä johtaa biologisten aineiden hajoamiseen ja inaktivoitumiseen. Biologisten lääkkeiden valmistusprosessi on hyvin monimutkainen, usein biosynteesin (kuten mikrobifermentointi/soluviljelmä), varaston puhdistuksen ja jalostuksen (kuten kromatografisen puhdistuksen, viruksenpoiston) ja valmistusprosessin (kuten valmistuskonfiguraatio, aseptinen suodatus, täyttö, jäädytys) kautta. -kuivaus ja lampputarkastus) ja muut tuotanto-, varastointi-, kuljetus- ja muut linkit. Siksi näiden epävakausongelmien ratkaiseminen on avain biologisten lääkkeiden menestyksekkääseen soveltamiseen kliinisessä käytännössä. Tässä artikkelissa tiivistettiin biologisten lääkkeiden tuotannon hajoamistavat ja esitettiin vastaavat ratkaisut.

 

Kun biologinen teknologia (kuten yhdistelmä-DNA-tekniikka, lymfosyyttihybridoomatekniikka, faaginäyttötekniikka) ja ihmisen genomiikan kehitys, biotekniset lääkkeet (biologinen lääketiede, bioterapeuttiset aineet, biologiset aineet, biofarmaseuttiset valmisteet) ja erityisesti monoklonaaliset lääkkeet ovat vähitellen nousseet tärkeimmäksi osaksi. uuden lääketieteen tutkimus- ja kehitystyöstä. Viime vuosina biologisten lääkkeiden osuus maailman 10 myydyimmästä reseptilääkkeestä on 80 %, ja myös koko lääkealan osuus kasvaa vuosi vuodelta. Verrattuna perinteisiin pienimolekyylisiin kemialliseen synteesiin perustuviin lääkkeisiin, biologisia lääkkeitä valmistetaan ja tuotetaan pääasiassa bioteknologisilla menetelmillä, erityisesti yhdistelmä-DNA-tekniikalla, joilla on korkea aktiivisuus, korkea spesifisyys ja alhainen toksisuus ja jotka ratkaisevat monia lääketieteellisiä ongelmia, joita perinteiset pienet molekyylit. lääkkeitä ei voida ratkaista, joten niillä on yhä tärkeämpi rooli ihmishenkien pelastamisessa ja potilaiden elämänlaadun parantamisessa.

Biologisten lääkkeiden kehittämiseen liittyy kuitenkin myös monia teknisiä haasteita. Ensinnäkin biofarmaseuttiset aineet ovat biomakromolekyylejä (suhteellinen molekyylimassa on yleensä 5x103 ~ 2x105), joilla on erittäin monimutkaiset rakenteet ja komponentit. Primäärirakenteen eli aminohapposekvenssin lisäksi biologisilla lääkkeillä on yleensä monimutkaisia ​​korkean tason rakenteita (kuten sekundaarisia, tertiäärisiä tai jopa kvaternaarisia rakenteita), jotka ovat niiden biologisen aktiivisuuden perusta.

 

Samaan aikaan tavanomaiset biologiset lääkkeet ovat äärimmäisen monimutkaisia ​​seoksia, jotka sisältävät miljoonia tai enemmän molekyylejä. Toiseksi biologiset lääkkeet ovat epävakaita ja alttiita kemialliselle ja fysikaaliselle hajoamiselle. Kemialliseen hajoamiseen liittyy kovalenttisten sidosten katkeaminen ja muodostuminen, kun taas fysikaalinen hajoaminen on vain biologisille lääkkeille ominaista, eikä siihen liity kovalenttisten sidosten muutoksia, vaan pääasiassa muutoksia proteiinien korkean tason rakenteessa, mukaan lukien fyysinen adsorptio (hydrofobisille pinnoille), denaturaatio, depolymerointi, aggregaatio ja saostus. Tämä hajoaminen ei vaikuta ainoastaan ​​sen biologiseen aktiivisuuteen, vaan voi myös aiheuttaa monia turvallisuusongelmia. Toiseksi, toisin kuin pienimolekyylisillä lääkkeillä, lähes kaikilla biologisilla lääkkeillä on potentiaalista immunogeenisuutta eli kykyä stimuloida kehoa muodostamaan spesifisiä vasta-aineita tai herkistämään lymfosyyttejä.

 

Immunogeenisuus liittyy biologisten lääkkeiden rakenteen lisäksi läheisesti myös biologisten lääkkeiden stabiilisuuteen, erityisesti polymeerien ja proteiinipartikkelien stabiilisuuteen, jotka on helppo stimuloida elimistöä muodostamaan vastaavia vasta-aineita puhdistaville lääkkeille, mikä vaikuttaa lääkkeiden tehoon ja jopa ristireaktiivisuuden vuoksi voi neutraloida endogeenisiä proteiineja ihmiskehossa. Esimerkiksi ihmisen erytropoietiinihoitoa (EprexR) käytettäessä syntyvät vasta-aineet eivät ainoastaan ​​neutraloi proteiinilääkkeitä, vaan myös sitovat ihmisen endogeenisiä proteiineja inaktivoimaan niitä, mikä johtaa puhtaisiin punasolujen uusiutumishäiriöihin potilailla. Immuunivaste voi myös laukaista yliherkkyysreaktioita, jotka voivat vaikeissa tapauksissa jopa vaarantaa potilaan hengen.

Joitakin biologisten lääkkeiden tuotannon aikana tapahtuvia hienovaraisia ​​muutoksia (kuten konformaatiota) voi olla vaikea havaita tuotantoprosessin tai lyhytaikaisen varastoinnin aikana olemassa olevien analyyttisten tekniikoiden avulla, mutta ne voivat vaikuttaa pitkäaikaisen varastoinnin stabiilisuuteen, jolloin suurempi vaikutus tuotteen lopulliseen laatuun. Tuotantotilojen, raaka-aineiden ja pakkausmateriaalien laadulla sekä henkilöstön koulutuksella ja toiminnalla on myös suuri vaikutus tuotteiden laatuun. Tässä artikkelissa esitetään yhteenveto biologisten lääkkeiden tuotantoprosessin vakauteen vaikuttavista yleisistä ongelmista ja esitetään vastaavia ratkaisuja.

 

01 Biologisen lääkkeen valmistusprosessi

Biologisten lääkkeiden valmistusprosessi on hyvin monimutkainen. Biosynteesistä lopulliseen pakkaamiseen kliinisiksi valmisteiksi on yleensä suoritettava erilaisia ​​tuotanto-, varastointi- ja kuljetusvaiheita, mukaan lukien biosynteesi (kuten mikrobifermentointi/soluviljelmä), massan puhdistus, jalostus (kuten kromatografinen puhdistus, viruksenpoisto) ja valmistus. prosessi (kuten valmistuskokoonpano, aseptinen suodatus, täyttö, pakastekuivaus ja lampun tarkastus). Esimerkkinä suosituimmista vasta-ainebiologisista lääkkeistä, tyypillinen tuotantoprosessi sisältää seuraavat vaiheet: Ensin solulinja sulatetaan ja sitä laajennetaan vähitellen kohtuullisessa kasvuympäristössä, jotta lopulta voidaan vastata tuotannon tarpeisiin.

 

In the cell culture process, the environment of biologic medicines including cells, various proteolytic enzymes, nutrients and dissolved oxygen, etc., usually need to be maintained at a relatively high temperature (>30 astetta) ja neutraalit pH-olosuhteet Yli tai yhtä suuri kuin 10 päivää, kunnes riittävä proteiinisynteesi ja solunulkoiseen erittymiseen asti. Biologisen lääkkeen synteesin jälkeen liukenematon solujäännös poistetaan sentrifugoimalla tai suodattamalla, ja sitten biologista lääkettä sisältävä supernatantti puhdistetaan useilla kromatografiapylväillä, kuten affiniteettiproteiini A -kromatografialla (proteiini A -kromalografia), kationinvaihtokromatografialla ja anioninvaihdolla. kromatografia ja virus poistetaan ja inaktivoidaan.

Puhdistuksen jälkeen biologiset aineet korvataan sopivaan puskuriin ultrasuodatuksella tai perkolaatiolla ja varastoidaan lääkeaineeseen tai lopullisena bulkkina, kun ne lisätään lopullisiin valmisteen komponentteihin. Valmis tuote saadaan täyttämällä eri sisäpakkausmateriaaleihin (säiliösuljettu) tai valmistetaan edelleen pakastekuivatuksi jauheeksi pakastekuivauskäsittelyllä. Koko tuotantoprosessin aikana proteiineihin kohdistuu erilaisia ​​tuhoavia tekijöitä, kuten alhainen pH, korkea suolapitoisuus, jäätyminen-sulatus, valo, värähtelyt, leikkaus ja erilaiset (hydrofobiset) pinnat, jotka voivat aiheuttaa rakenteellisia muutoksia tai proteiinin hajoamista, jolloin vaikuttavat biologisen lääkkeen laatuun, ja jokainen vaihe voidaan optimoida tuloksena olevan hajoamisen välttämiseksi tai vähentämiseksi.

 

02 Biologisten lääkkeiden hajoaminen ja valvonta mikrobifermentaation/soluviljelyn aikana

Mikrobifermentaatio/soluviljelyprosessi voi vaikuttaa sen ilmentämien proteiinilääkkeiden stabiilisuuteen, mutta biologisten lääkkeiden stabiiliudesta mikrobifermentaatiossa/soluviljelyprosessissa on vain vähän raportteja tai tähän asiaan ei ole kiinnitetty riittävästi huomiota. Pääsyy tähän ilmiöön voi olla se, että mikrobifermentaatioprosessissa L-soluviljelmässä kiinnitetään enemmän huomiota sopiviin olosuhteisiin mikrobien/solujen kasvulle ja ilmentymismäärälle, ja osa hajoamistuotteista voidaan poistaa myöhemmällä puhdistuksella tai hajoamisen aiheuttaman proteiinin menetyksen katsotaan johtuvan riittämättömästä proteiinin ilmentymisestä.

 

Biologisen lääketieteen kehittämisen QbD-periaatteen ja asiaankuuluvien ohjeiden, kuten FDA:n, mukaisesti tuotteisiin liittyvät epäpuhtaudet tukahdutetaan parhaiten tuotannon eturintamassa, minkä jälkeen suoritetaan puhdistus ja muut prosessit niiden poistamiseksi. Tehokkaan poistomenetelmän puuttuessa on tarpeen osoittaa, että epäpuhtaudet eivät merkittävästi vaikuta lääkkeen turvallisuuteen ja tehokkuuteen, mutta tämä vaatii paljon lisätutkimusta, ja on olemassa epävarmuustekijöiden riski, koska heikosti kohdennettuja tutkimuksia. Siksi suositeltava strategia on harkita näiden hajoamisen estämistä niiden lähteellä.

On monia tekijöitä, jotka aiheuttavat proteiinien hajoamista mikrobifermentaation/soluviljelyn aikana, joista ensimmäinen on ympäristötekijät, kuten korkea lämpötila, neutraali pH, liuennut happi, suola-ionivahvuus jne. Soluviljelmän lämpötila on paljon korkeampi kuin tavallinen varastointi. lämpötilassa (kuten 2-8 astetta), ja kuten useimmissa kemiallisissa reaktioissa, mitä korkeampi lämpötila, sitä nopeammin proteiini hajoaa. Neutraalissa pH:ssa monet proteiinit, mukaan lukien monoklonaaliset vasta-aineet, ovat alttiimpia aggregaatiolle ja deamidaatiolle. Liuenneen hapen pienemmät pitoisuudet voivat johtaa epätäydelliseen proteiinidisulfidisidospariutumiseen.

 

Lisäksi väliaineen komponentit, kuten metalli-ionit (kuten kupari-ionit), aminohapot (kuten kysteiini) jne., vaikuttavat myös biologisten lääkkeiden laatuun, erityisesti disulfidisidosten muodostumiseen ja vaihtoon. Optimoidut soluviljelyolosuhteet voivat parantaa proteiinin stabiilisuutta, mutta minkä tahansa prosessin on oltava sekä tehokas että toimiva. Koska monien proteiinien ilmentymisolosuhteet voivat olla ristiriidassa proteiinien stabiilisuuden kanssa, muutokset mikrobifermentaatio-/soluviljelyolosuhteissa voivat erityisesti vaikuttaa kohdeproteiinien ilmentymistasoihin, solujen kasvuun, prosessiin liittyviin epäpuhtauksiin ja glykosylaatiotasoihin. Tällä hetkellä on tarpeen suorittaa kattava harkinta ja optimointi.

 

03 Biokemiallisten aineiden hajoaminen ja valvonta puhdistuksen ja bakteerienpoiston/viruksenpoiston aikana

3.1 Puhdistus

The purification process is usually used to remove impurities and improve the purity of the medicine, but the conditions of some purification processes are relatively intense and the protein may be degraded. For example, protein A affinity chromatography used to purify monoclonal antibodies usually requires elution under acidic conditions (such as pH 3 to 4), however, some monoclonal antibodies are sensitive to acid, resulting in reduced or lost biologic activity. For example, the anti-CD52 monoclonal antibody alemtu-zumab (Campath) aggregated in >25 % proteiini A -kromatografialla puhdistuksen jälkeen. Näiden happoherkkien proteiinien eluointiaika on minimoitava, ja eluutio tulee neutraloida ajoissa eluoinnin jälkeen tai eluutio alemmissa lämpötiloissa. Lisäksi optimoitujen puskurointijärjestelmien käyttö (kuten arginiinin lisääminen) voi merkittävästi estää aggregaation muodostumista ja parantaa vasta-aineiden talteenottoa.

 

Ioninvaihtokromatografiassa on usein tarpeen käyttää suurempia suolojen pitoisuuksia (kuten natriumkloridia ja natriumasetaattia) ja säätää liuoksen pH sopivaksi anionin- tai kationinvaihtokromatografiaan varmistaen samalla, että nämä olosuhteet toimivat eivät vaikuta proteiinin laatuun. Jotkut monoklonaaliset vasta-aineet ovat herkempiä korkealle suolapitoisuudelle ja taipumus muodostaa proteiiniaggregaatteja, kuten opalesenssia ja hiukkasia. Havaitsimme, että eluointi histidiinillä puskurina korkean suolan sijasta voisi tehokkaasti estää tällaisia ​​aggregaatioreaktioita (tietoja ei julkaistu).

Hydrofobisessa vaihtokromatografiassa proteiinit erotetaan hydrofobisen ryhmän ja liikkuvan faasin välisen affiniteetin avulla, ja ne adsorboituvat helposti hydrofobiselle pinnalle denaturoitumaan. Se on kuitenkin paljon miedompi kuin käänteisfaasikromatografia, joka edellyttää proteiinien eluointia orgaanisilla liuottimilla. Menetelmää, jossa näyteliuokseen tai liikkuvaan faasiin lisätään arginiinia, voidaan myös käyttää parantamaan proteiinin talteenottoa.

 

3.2 Virusten sterilointi/poisto

Koska biologiset lääkkeet on annettava injektioreittiä, sterilointi ja viruksen poistaminen ovat myös välttämättömiä prosessia biofarmaseuttisille tuotteille, jotka sisältävät pääasiassa fyysisen poiston ja kemiallisen inaktivoinnin. Fyysinen poisto on bakteerien tai virusten erottamista biologisista lääkkeistä fysikaalisin keinoin, päämenetelmiä ovat kalvosuodatus/nanosuodatus ja kromatografia. Kemiallinen inaktivointi on bakteerien tai virusten inaktivointia kemiallisilla menetelmillä, joihin kuuluu pääasiassa pinta-aktiivisten aineiden käyttö, lämmitys, happokäsittely ja UV/Y-säteilykäsittely.

Sterilization by heat treatment means that the solution is heated to 60 ℃ for 10 h. When sterilizing by heat treatment, it is necessary to pay attention to whether the target protein can withstand the conditions. If the melting temperature (Tm) of human blood albumin is close to 60 ℃, it is generally necessary to add some protective agents, such as sodium caprylate and acetyltryptophan, to raise the Tm to >70 astetta ennen lämpökäsittelysterilointia. Samalla tulee kiinnittää huomiota joidenkin sekalaisten proteiinien vaikutukseen, erityisesti pienten määrien sekalaisten proteiinien, joiden sulamislämpötila on alhainen, ja näiden epäpuhtauksien hajoamisen jälkeen muodostuneista hiukkasista tulee nukleaatiokohtia proteiinien aggregaatiolle, mikä nopeuttaa proteiinien aggregaatiota. kohdeproteiinit. Jos liuos sisältää sakkaroosia, on myös otettava huomioon, että sakkaroosi on altis hydrolyysille muodostaen glukoosia ja fruktoosia korkeissa lämpötiloissa, ja näillä kahdella pelkistetyllä sokerilla on Maillard-reaktio proteiinien vapaan aminoryhmän kanssa, mikä johtaa proteiinien hajoamiseen. biologiset lääkkeet.

Säteilysterilointia varten on kiinnitettävä huomiota vapaiden radikaalien aiheuttamaan proteiinien kemialliseen ja fysikaaliseen hajoamiseen ja yleensä on tarpeen lisätä vapaita radikaaleja poistavia aineita proteiinien suojaamiseksi.

 

3.3 Jäädytys-sulatus

Jäädytys-sulatus on välttämätön prosessi biologisten lääkkeiden tuotannossa, kuten odotusprosessi tuotantoprosessin eri vaiheissa tai paikanvaihto/siirto, ja se on myös yleinen menetelmä varastoliuoksen pitkäaikaisessa varastoinnissa. . Lisäksi vahingossa tapahtuvaa jäätymistä tai sulamista voi aiheutua myös silloin, kun lopputuotetta kuljetetaan tai potilas käyttää sitä kotona. Jotkut proteiinit ovat erittäin herkkiä jäätymiselle-sulamiselle, erityisesti sopivien suoja-aineiden puuttuessa, mikä voi helposti aiheuttaa proteiinin inaktivoitumisen. Siksi pakastus-sulatuskoe on myös olennainen osa formulaatioreseptien seulontaa.

Proteiinin jäätymisen ja sulamisen tuhoamisen mekanismit ovat seuraavat: Ensinnäkin jääveden pinta, joka muodostuu jäätymisen aikana, on tärkeä syy proteiinien denaturoitumiseen, ja proteiinit pyrkivät adsorboitumaan näihin pintoihin denaturoitumista ja aggregaatiota varten; Toiseksi, kun suuri määrä vettä jäätyy jäätymisprosessin aikana, jäljellä olevan liuenneen aineen ja itse proteiinin pitoisuus kasvaa jyrkästi, ja mitä korkeampi proteiinipitoisuus, sitä suurempi on molekyylien välisen törmäyksen mahdollisuus ja sitä vakavampi muodostuminen. yhdistämisestä.

 

Proteiinien hajoamisen reaktiomekanismin mukaan on olemassa erilaisia ​​tapoja estää jäätymisen ja sulamisen aiheuttamaa proteiinien hajoamista. Esimerkiksi kahdeksas jääveden aine (kuten polysorbaatti 20, polysorbaatti 80) estämään jääveden pinnan aiheuttamaa hajoamista. Termodynaamista stabiilisuutta (proteiinin pitäminen luonnollisessa tilassa) lisätään säätämällä liuoksen pH:ta ja ionivahvuutta sekä lisäämällä täyteaineita/suoja-aineita.

Biologisen lääkevaraston pitkäaikaista varastointia varten on yleensä tarpeen pitää proteiini jäädytetyn enimmäiskonsentraatin lasittumislämpötilan (T') alapuolella erittäin alhaisen liikkuvuuden (kineettisen stabiilisuuden) varmistamiseksi. Esimerkiksi proteiiniliuos, joka sisältää sakkaroosia suoja-aineena, koska sen T' on noin -30 astetta, se on säilytettävä -40 asteen tai jopa alhaisemmassa lämpötilassa.

 

Jäätymis-sulamisnopeus vaikuttaa myös biologisten lääkkeiden stabiilisuuteen. Jos pakastus on liian hidasta, proteiini hajoaa helpommin korkeammassa pitoisuudessa pitkään. Päinvastoin, erittäin nopeissa olosuhteissa (kuten -80 astetta) voi muodostua suuri määrä jääveden pintaa, mikä myös aiheuttaa pinnan aiheuttamaa hajoamista. Sulamisnopeus on myös erittäin tärkeä, sillä hidas sulaminen (esim. 4 astetta) aiheuttaa lisävaurioita jääveden pinnalle sulaneen veden uudelleenkiteytyessä. Siksi tuotantoprosessissa on yleensä suositeltavaa sulattaa pakastetuotteet mahdollisimman suurella nopeudella, esimerkiksi käyttämällä virtaavaa vettä sulamisen nopeuttamiseksi.

Lisäksi jäätymisen aikana jotkut liuenneet aineet kiteytyvät jään muodostumisen ja liukoisuuden vähenemisen vuoksi. Tyypillisin on natriumfosfaattipuskuri, verrattuna natriumdivetyfosfaattiin, natriumdivetyfosfaatin liukoisuus on erittäin herkkä lämpötilalle, alhaisissa lämpötiloissa on ensimmäinen saostuminen, mikä johtaa liuoksen pH:n laskuun jopa 3 - 4 yksikköä, tällä hetkellä happoherkkä proteiini on altis hajoamiselle. Joillakin proteiineilla, joilla on useita alayksikkörakennetta, kuten aponeokartsinostatiinilla ja stafylokokkinukleaasilla, on alhainen lämpötiladenaturaatio johtuen alayksiköiden yhdistämisen hydrofobisen toiminnan vähenemisestä lämpötilan laskun myötä.

 

3.4 Suodatus/ultrasuodatus

Proteiiniliuoksille on olemassa kolme päätyyppiä kalvosuodatusta, nimittäin steriilisuodatus, nanosuodatus ja ultrasuodatus/perkolaatio. Bakterisidista suodatusta käytetään pääasiassa liukenemattomien hiukkasten ja bakteerien poistamiseen, jota käytetään yleensä ennen lopputuotteen täyttöä; Nanosuodatusta käytetään pääasiassa virusten poistamiseen; Ultrasuodatusta/perkolaatiota käytetään pääasiassa korvaamaan puhdistettu näyte lopullisen valmisteen puskuriin ja väkevöimään se, samalla kun vältetään vahvan alkalin tai vahvan hapon suora lisääminen proteiiniliuokseen liuoksen pH:n säätämiseksi ja muiden aineiden lisääminen. kiinteät apuaineet voivat aiheuttaa paikallista lämmön vapautumista ja vaikuttaa proteiinin stabiilisuuteen.

Kalvosuodatuksella itsessään on kuitenkin joitain vaikutuksia proteiineihin, ja proteiinien ja suodatuskalvojen välinen vuorovaikutus voi vähentää proteiinien pitoisuutta varastoliuoksessa ja denaturoida proteiineja, millä on merkittävämpi vaikutus alhaisen proteiinipitoisuuden omaaviin lääkkeisiin. Yleensä proteiinin ja suodatinkalvon sekä proteiinin ja proteiinin välistä vuorovaikutusta voidaan vähentää lisäämällä pinta-aktiivisia aineita. Lisäksi jotkin huonolaatuiset suodattimet itse irrottavat joitakin hiukkasia ja muodostavat nukleaatiopisteitä proteiinien aggregaatiolle, mikä nopeuttaa proteiinien aggregaatiota. Korkealaatuisen suodatinkalvon valinta on kriittinen.

 

Myös Donnanin vaikutus on otettava huomioon ultrasuodatusprosessissa. Donnan-ilmiö tarkoittaa, että kalvosuodatusprosessin aikana polymeeri (kuten proteiinimakromolekyylit) jää kiinni kalvoon ja liuoksessa oleva vastakkainen elektrolyytti kerääntyy enemmän polymeerin ympärille varauksen keskinäisen vetovoiman vuoksi, jolloin suodatuskalvoa ei voida läpäistä kokonaan ultrasuodatusprosessin aikana, mikä johtaa pitoisuuden kasvuun. Perinteiset vasta-aineet ovat positiivisesti varautuneita ultrasuodattimessa, joten anioninen elektrolyytti rikastuu vasta-aineella ja pitoisuus kasvaa.

Yleensä mitä pienempi puskurin alkupitoisuus ja mitä korkeampi proteiinipitoisuus ultrasuodatuksen jälkeen, sitä ilmeisempi on Daunan-ilmiö ja sitä suurempi vaikutus puskurin pH-arvoon. Jos puskuri sisältää histidiiniä, pH-arvo nousee ultrasuodatuksen väkevöitäessä vasta-ainelääkettä ja jopa valmisteen pH-arvo ylittää laadunvalvontastandardin ja tekee tuotteesta epäpätevän.

 

04 Biologisten lääkkeiden hajoaminen ja valvonta valmiin tuotteen valmistusprosessissa

4.1 Kokoonpano ja sekoitus

Tuotantoprosessissa mukana olevien biologisten lääkkeiden suuresta koosta johtuen valmistuksen konfiguraatiosta ja sekoitustoiminnoista tulee erittäin tärkeitä, kuten paikallinen proteiini- tai apuainepitoisuus on liian korkea tai liuoksen pH:n ja ionivahvuuden muutos voi johtaa proteiinin denaturoitumiseen. tai sademäärä. Mekaanisen sekoittimen tyyppi, koko, sekoitusnopeus ja aika tuotannon aikana voivat vaikuttaa biologisen lääkkeen stabiilisuuteen, esimerkiksi sekoitusnopeus on liian korkea, mikä johtaa proteiinien aggregoitumisen kiihtymiseen. Siksi on välttämätöntä optimoida nämä parametrit mahdollisimman paljon tasaisen sekoittumisen aikaansaamiseksi.

 

4.2 Täyttö

Biologiset lääkkeet ovat alttiita denaturoitumaan ja aggregoitumaan täyttöprosessin aikana, mikä johtuu pääasiassa mekaanisista voimista, kuten pumppausprosessin aiheuttamista leikkausvoimista ja joidenkin saostumien aiheuttamasta hajoamisesta. On raportoitu, että mäntäpumpun ruostumaton teräs saostaa joitain nanopartikkeleita ja muodostuu ydintymispisteiksi vasta-aineaggregaatiolle. Täyttöprosessin aikana syntyneet pienet kuplat voivat denaturoida proteiinin kaasu-nestepinnalla, ja pienet kuplat aiheuttavat rikkoutuessaan vapaita radikaaleja ja/tai paikallisia lämpömuutoksia, jotka voivat aiheuttaa proteiinin denaturoitumista.

 

4.3 Pakastekuivaus

Biologisissa lääkkeissä käytetään yleensä nestemäisiä formulaatioita, koska nestemäisillä formulaatioilla on huomattavia etuja lyofilisoituihin formulaatioihin verrattuna kustannusten, prosessin yksinkertaisuuden ja potilaan mukavuuden kannalta. Jotkut proteiinit ovat kuitenkin erittäin epästabiileja vesiliuoksissa, ja jos riittävää stabiilisuutta ei ole saavutettu valmisteen optimoinnin jälkeen, tulee harkita lyofilisoitujen valmisteiden käyttöä. Lyofilisointiprosessi muodostaa monia tuhoavia tekijöitä, joista ensimmäinen on pakastusprosessin tuhoavat tekijät, jotka on kuvattu yksityiskohtaisesti aiemmin.

Lisäksi proteiinit voivat kohdata hajoamistekijöitä myös kuivissa olosuhteissa. Esimerkiksi proteiinien pinnalla oleva hydraatiokerros on erittäin tärkeä proteiinien stabiilisuuden kannalta. Hageman ehdotti, että proteiinien pinta sisältää noin 7 % vettä, mikä on erittäin tärkeää proteiinien rakenteen ylläpitämiselle, ja vesipitoisuus lyofilisoinnin jälkeen on yleensä 1 % - 2 %, joten veden roolin korvaamiseen tarvitaan muita aineita. kuivumisen aikana. Siksi on erittäin tärkeää valita oikea resepti- ja lyofilisointiprosessi. Yleisesti uskotaan, että disakkarideilla, kuten sakkaroosilla ja trehaloosilla, voi olla suhteellisen tehokas rooli vetysidoksen luovuttajina, kun taas polymeeriyhdisteet eivät voi toimia tehokkaasti veden korvikkeina steerisen vaikutuksen vuoksi.

 

Lisäksi pakastekuivatun vesipitoisuuden (kuten 1-2 %) hallinnassa sakkaroosi ja trehaloosi voivat muodostaa amorfisen jauheen, jolla on korkea T-arvo, joten koko järjestelmä voidaan säilyttää kiinteässä tilassa ja estävät fysikaalista ja kemiallista hajoamista pitkäaikaisen varastoinnin aikana. Kuitenkin polypeptidibiologisissa lääkkeissä (kuten glukagonissa), koska niillä ei ole suhteellisen kiinteää korkean tason rakennetta, polymeerisokereilla, kuten hydroksietyylitärkkelyksellä, joka ei voi toimia vetysidoksena, voi myös olla korkea suojaava vaikutus, kuten merileväsokerit. Äskettäin on raportoitu, että aminohappojen käyttöä uutena biologisena lääkkeenä pakastekuivaussuoja-aineita, erityisesti arginiinia, voidaan käyttää yksinään tai sekoitettuna sakkaroosin kanssa erittäin tehokkaasti suojaamaan proteiinien stabiilisuutta pakastus- ja pakastekuivausolosuhteissa.

 

05 Biologisten lääkkeiden hajoaminen ja valvonta varastoinnin, kuljetuksen ja käytön aikana

Varastoinnin, kuljetuksen ja käytön aikana proteiineihin tulee myös erilaisia ​​hajoamisolosuhteita, kuten lyhytaikaisia ​​lämpötilan muutoksia varastoinnin ja kuljetuksen aikana, kuljetusvärähtelyjä tai kuljetuksen ja käytön aikana tapahtuvia kevyitä vaurioita, joilla voi olla suurempi vaikutus proteiinin laatuun. . Biolääkkeiden ja rokotteiden osalta kylmäketjukuljetus on avaintekijä tuotteiden laadun varmistamisessa. Viime vuosina Kiinassa on sattunut useita rokoteturvallisuustapauksia, kuten Shanxin rokotetapaus vuonna 2010 ja Shandongin laiton rokotetapaus vuonna 2016. Kaikki nämä tapaukset liittyivät rokotteiden väärään säilytykseen ja kuljetukseen sekä rokotteen aiheuttamiin mahdollisiin lääketurvallisuusriskeihin. ne ovat herättäneet suurta huolta koko yhteiskunnassa. Siksi hallinnan ja valvonnan vahvistaminen varastointi-, kuljetus- ja käyttöprosessissa on tärkeä linkki biologisten lääkkeiden turvallisen käytön varmistamiseksi.

 

06 Johtopäätös

Biologiset lääkkeet ovat erittäin hauraita molekyylejä, ja niiden tuotteiden laatu liittyy läheisesti tuotantoprosessiin. Tuotantoprosessissa on helppo tapahtua erilaisia ​​kemiallisia ja fysikaalisia hajoamista, erityisesti biologisten lääkkeiden makromolekyylien fyysistä hajoamista, jota voi tapahtua erilaisissa fysikaalisissa tai mekaanisissa olosuhteissa, joten pienmolekyylisten lääkkeiden kokemusta ei voida suoraan soveltaa biologisiin lääkkeisiin.

Tuotantoprosessissa tulee välttää äärimmäisiä olosuhteita, kuten biologisen lääkeliuoksen sekoittamista sekoittimella, jonka sekoitusnopeus on liian suuri, liuoksen pH:n säätämiseen suoraan vahvojen happojen tai alkalien käyttöä tai kiinteiden apuaineiden lisäämistä suoraan proteiiniliuokseen. liueta. Vaikka se ei ehkä aiheuta havaittavia vaikutuksia lyhyellä aikavälillä, se on saattanut vaikuttaa biologisen lääkkeen paikalliseen normaaliin hienorakenteeseen, ja nämä rakenteelliset muutokset vahvistuvat pitkäaikaisen varastoinnin aikana, mikä vaikuttaa viime kädessä tuotteen laatuun.

Tarvittaessa eri tuotantoprosessien tai suoja-aineiden vertailevaa arviointia voidaan nopeuttaa käyttämällä varaston tai valmiin tuotteen kiihdytettyjä ja pakotettuja hajoamisstabiilisuustestejä. Näihin hajoamistuotteisiin tulee kiinnittää erityistä huomiota puhdistuksen ja täytön aikana, koska ne jäävät valmiiseen tuotteeseen ja lopulta niitä käytetään potilailla, mikä lisää turvallisuus-, tehokkuus- ja immunogeenisyysongelmia.

Tietyssä mielessä biolääkkeiden valmistusprosessi määrää niiden laadun, mikä edellyttää näiden molekyylien hajoamismekanismin analysointia ja niiden mahdollisen hajoamisen estämistä koko tuotantoprosessin ajan, jotta lopputuotetta voidaan soveltaa turvallisesti ja tehokkaasti potilaiden hoitoon.

 

Tietoja Guidlingistä

Guidling Technology on valtakunnallinen korkean teknologian yritys, joka keskittyy biofarmaseuttisiin valmisteisiin, soluviljelyyn, biolääketieteen puhdistukseen ja konsentroimiseen, diagnoosiin ja teollisuusnesteisiin. Olemme onnistuneesti kehittäneet keskipakosuodatinlaitteita, ultrasuodatus- ja mikrosuodatuskasetteja, virussuodattimia, TFF-järjestelmiä, syvyyssuodattimia, onttoja kuituja jne., jotka täyttävät täysin biofarmaseuttisten tuotteiden, soluviljelyn ja niin edelleen sovellusskenaariot. Kalvojamme ja kalvosuodattimiamme käytetään laajasti esisuodatuksen, mikrosuodatuksen, ultrasuodatuksen ja nanosuodatuksen tiivistämiseen, uuttamiseen ja erottamiseen. Monet tuotelinjamme pienestä kertakäyttöisestä laboratoriosuodatuksesta tuotannon suodatusjärjestelmiin, steriiliystestaukseen, käymiseen, soluviljelyyn ja muuhun vastaavat testauksen ja tuotannon tarpeita. Guidling Technology odottaa innolla yhteistyötä kanssasi!