בעיות יציבות ופתרונות של תרופות ביולוגיות בתהליך הייצור

בשנים האחרונות, תרופות ביוטכנולוגיה, במיוחד תרופות חד שבטיות, הפכו בהדרגה לגוף העיקרי של מחקר ופיתוח רפואה חדשה. עם זאת, לתרופות ביולוגיות חלבון יש בדרך כלל בעיה של מבנה מורכב ולא יציב, במיוחד של מגוון גורמים לא יציבים בתהליך הייצור, מה שגורם לפירוק וביטול של תרופות ביולוגיות. תהליך ההכנה של תרופות ביולוגיות מורכב מאוד, לרוב באמצעות ביו-סינתזה (כגון תסיסה מיקרוביאלית/תרבית תאים) טיהור וזיקוק מלאי (כגון טיהור כרומטוגרפי, הסרת וירוסים) ותהליך הכנה (כגון תצורת הכנה, סינון אספטי, מילוי, הקפאה -ייבוש ובדיקת מנורות) וקישורים אחרים לייצור, אחסון, הובלה ושאר. לכן, פתרון בעיות חוסר היציבות הללו הוא המפתח ליישום מוצלח של תרופות ביולוגיות בפרקטיקה הקלינית. במאמר זה סוכמו דרכי הפירוק בייצור תרופות ביולוגיות והועלו הפתרונות המתאימים.

 

מכיוון שהטכנולוגיה הביולוגית (כגון טכנולוגיית DNA רקומביננטי, טכנולוגיית לימפוציטים היברידומה, טכנולוגיית תצוגת פאגים) ופיתוח הגנומיקה האנושית, תרופות ביוטכנולוגיות (רפואה ביולוגית, ביו-תרפיה, ביולוגית, ביו-פרמצבטיקה) במיוחד תרופות חד שבטיות, הפכו בהדרגה לגוף העיקרי. של מחקר ופיתוח רפואה חדשה. בשנים האחרונות היוו התרופות הביולוגיות 80% מ-10 תרופות המרשם הנמכרות ביותר בעולם, וגם שיעורו של תחום התרופות כולו גדל משנה לשנה. בהשוואה לתרופות מסורתיות מולקולות קטנות המבוססות על סינתזה כימית, תרופות ביולוגיות מוכנות ומיוצרות בעיקר בשיטות ביוטכנולוגיה, במיוחד טכנולוגיית DNA רקומביננטי, בעלות מאפיינים של פעילות גבוהה, סגוליות גבוהה ורעילות נמוכה, ופותרות בעיות רפואיות רבות שממולקולה קטנה מסורתית. תרופות אינן יכולות לפתור, ולכן יש להן תפקיד חשוב יותר ויותר בהצלת חיים ובשיפור איכות החיים של החולים.

עם זאת, פיתוח תרופות ביולוגיות מתמודד גם עם אתגרים טכניים רבים. ראשית, ביו-פרמצבטיקה הן ביו-מקרומולקולות (מסה מולקולרית יחסית היא בדרך כלל 5x103~2×105) עם מבנים ורכיבים מורכבים מאוד. בנוסף למבנה הראשוני, כלומר רצף חומצות האמינו, לתרופות ביולוגיות יש בדרך כלל מבנים מורכבים ברמה גבוהה (כגון מבנים משניים, שלישוניים או אפילו רבעונים), שהם הבסיס לפעילות הביולוגית שלהן.

 

יחד עם זאת, בשל גורמים כמו שינוי פוסט-תרגום, הידרוליזה אנזימטית ופירוק כימי, תרופות ביולוגיות נפוצות הן תערובות מורכבות ביותר המכילות מיליוני מולקולות או יותר. שנית, תרופות ביולוגיות אינן יציבות ומועדות להתפרקות כימית ופיזית. פירוק כימי כרוך בשבירה ויצירת קשרים קוולנטיים, בעוד שפירוק פיזי ייחודי לתרופות ביולוגיות ואינו כרוך בשינויי קשר קוולנטיים, אלא בעיקר בשינויים במבנה ברמה גבוהה של חלבונים, לרבות ספיחה פיזית (למשטחים הידרופוביים), דנטורציה, דה-פולימריזציה, צבירה ומשקעים. השפלה זו לא רק תשפיע על פעילותו הביולוגית, אלא גם עלולה לגרום לבעיות בטיחות רבות. שנית, בניגוד לתרופות מולקולות קטנות, כמעט לכל התרופות הביולוגיות יש אימונוגניות פוטנציאלית, כלומר, היכולת לעורר את הגוף ליצור נוגדנים ספציפיים או לעשות רגישות לימפוציטים.

 

בנוסף למבנה של תרופות ביולוגיות עצמן, אימונוגניות קשורה קשר הדוק גם ליציבותן של תרופות ביולוגיות, במיוחד פולימרים וחלקיקי חלבון, שקל לעורר את הגוף ליצור נוגדנים תואמים לתרופות נקיות, המשפיעות על יעילות התרופות, וכן אפילו בשל תגובתיות צולבת יכול לנטרל חלבונים אנדוגניים בגוף האדם. לדוגמה, הנוגדנים המיוצרים בעת שימוש בטיפול באריתרופואטין אנושי (EprexR) לא רק ינטרלו תרופות חלבון, אלא גם יקשרו חלבונים אנדוגניים אנושיים כדי להשבית אותם, וכתוצאה מכך הפרעות בהתחדשות תאי דם אדומים טהורים בחולים. התגובה החיסונית עלולה לעורר גם תגובות רגישות יתר, שעלולות אף לסכן את חיי החולה במקרים חמורים.

כמה שינויים עדינים (כגון קונפורמציה) המתרחשים במהלך ייצור תרופות ביולוגיות עשויים להיות קשים לצפייה במהלך תהליך הייצור או אחסון לטווח קצר באמצעות טכנולוגיות אנליטיות קיימות, אך עלולים להשפיע על יציבות תהליך האחסון לטווח ארוך, ובכך יש השפעה רבה יותר על האיכות הסופית של המוצר. גם לאיכות מתקני הייצור, חומרי הגלם וחומרי האריזה, כמו גם הכשרתם ותפעול העובדים, תהיה השפעה רבה על איכות המוצר. במאמר זה מסוכמים הבעיות הנפוצות המשפיעות על יציבותן של תרופות ביולוגיות בתהליך הייצור ומוצגים הפתרונות המתאימים.

 

01 תהליך הכנה לרפואה ביולוגית

תהליך ההכנה של תרופות ביולוגיות הוא מאוד מסובך. מביו-סינתזה ועד אריזה סופית לתכשירים קליניים, בדרך כלל יש צורך לעבור שלבי ייצור, אחסון ושינוע שונים כולל ביו-סינתזה (כגון תסיסה מיקרוביאלית/תרבית תאים), טיהור מלאי, זיקוק (כגון טיהור כרומטוגרפי, הסרת וירוסים) והכנה. תהליך (כגון תצורת הכנה, סינון אספטי, מילוי, ייבוש בהקפאה ובדיקת מנורה). אם ניקח כדוגמה את התרופות הביולוגיות הנוגדניות הפופולריות ביותר, הליך ייצור טיפוסי כולל את השלבים הבאים: ראשית, קו התאים מותך ומתרחב בהדרגה בסביבת צמיחה סבירה כדי לענות בסופו של דבר על צורכי הייצור.

 

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 מעלות) ותנאי pH ניטרליים במשך יותר מ- או שווה ל-10 ימים עד לסינתזת חלבון מספקת והפרשה לחוץ-תאי עד כה. לאחר סינתזת הרפואה הביולוגית, מוציאים את שאריות התא הבלתי מסיסים באמצעות צנטריפוגה או סינון, ולאחר מכן מטהרים את הסופרנטנט המכיל את התרופה הביולוגית על ידי מספר עמודות כרומטוגרפיות כגון כרומטוגרפיה של חלבון אפיניות A (כרומלוגרפיה חלבון A), כרומטוגרפיה של חילופי קטונים וחילופי אניונים. כרומטוגרפיה, והנגיף מוסר ומושבת.

לאחר הטיהור, התרופות הביולוגיות מוחלפות למאגר המתאים על ידי סינון אולטרה או חלחול, ומאוחסנות בחומר התרופה, או בצורת תפזורת סופי כאשר מוסיפים לרכיבי התכשיר הסופי. המוצר המוגמר מתקבל על ידי מילוי בחומרי אריזה פנימיים שונים (סגירת מיכל), או הכנה נוספת לאבקה מיובשת בהקפאה על ידי טיפול בייבוש בהקפאה. לאורך תהליך הייצור, חלבונים עוברים מגוון גורמים הרסניים, כגון pH נמוך, מלח גבוה, הקפאה-הפשרה, אור, תנודות, גזירה ומשטחים שונים (הידרופוביים), העלולים לגרום לשינויים מבניים או פירוק של החלבון, ובכך. משפיעה על איכות התרופה הביולוגית, וניתן לבצע אופטימיזציה של כל שלב כדי למנוע או להפחית את השפלה הנובעת מכך.

 

02 פירוק ובקרה של תרופות ביולוגיות במהלך תסיסה מיקרוביאלית/תרבית תאים

תהליך תסיסה מיקרוביאלית/תרבית תאים יכול להשפיע על היציבות של תרופות חלבון המתבטאות בו, אך יש מעט דיווחים על יציבותן של תרופות ביולוגיות בתהליך תסיסה/תרבית תאים, או שנושא זה לא קיבל מספיק תשומת לב. הסיבה העיקרית לתופעה זו עשויה להיות שבתהליך של תסיסה מיקרוביאלית תרבית תאי L, מוקדשת יותר תשומת לב לתנאים המתאימים לגידול וכמות החיידקים/תאים, וניתן להסיר כמה תוצרי פירוק על ידי טיהור מאוחר יותר, או אובדן חלבון הנגרם על ידי פירוק נחשב לנגרם על ידי ביטוי חלבון לא מספק.

 

בהתאם לעקרון ה-QbD של פיתוח רפואה ביולוגית ולהנחיות הרלוונטיות כגון ה-FDA, זיהומים הקשורים למוצר מדוכאים בצורה הטובה ביותר בחזית הייצור, ולאחר מכן טיהור ותהליכים אחרים להסרה. בהיעדר שיטת הסרה יעילה, יש צורך להוכיח כי הטומאה אינה משפיעה באופן משמעותי על הבטיחות והיעילות של התרופה, אך הדבר יגרור מחקרים רבים נוספים, וקיים סיכון לכמה אי ודאויות עקב חוסר ודאות. מחקרים ממוקדים. אז האסטרטגיה המועדפת היא לשקול לעכב את ההשפלות הללו במקור.

ישנם גורמים רבים הגורמים לפירוק חלבון במהלך תסיסה מיקרוביאלית/תרבית תאים, הראשון הוא גורמים סביבתיים, כגון טמפרטורה גבוהה, pH ניטרלי, חמצן מומס, חוזק יוני מלח וכו'. הטמפרטורה של תרבית תאים גבוהה בהרבה מהאחסון הרגיל טמפרטורה (כגון 2 עד 8 מעלות), וכמו ברוב התגובות הכימיות, ככל שהטמפרטורה גבוהה יותר, הפירוק של החלבון מהיר יותר. ב-pH ניטרלי, חלבונים רבים, כולל נוגדנים חד שבטיים, נוטים יותר להצטברות ולדה-אמידציה. ריכוזים נמוכים יותר של חמצן מומס עלולים לגרום לזיווג קשרי דיסולפיד חלבון לא שלם.

 

בנוסף, מרכיבי המדיום כמו יוני מתכת (כגון יוני נחושת), חומצות אמינו (כגון ציסטאין) ועוד ישפיעו גם על איכות התרופות הביולוגיות, בעיקר על היווצרות והחלפה של קשרי דיסולפיד. תנאים אופטימליים של תרבית תאים יכולים לשפר את יציבות החלבון, אך כל תהליך חייב להיות יעיל וניתן להפעלה כאחד. מכיוון שתנאי הביטוי של חלבונים רבים עלולים להתנגש עם יציבות החלבונים, שינויים בתנאי תסיסה/תרבית תאים מיקרוביאלית עשויים להשפיע על רמות הביטוי של חלבוני המטרה, צמיחת תאים, זיהומים הקשורים לתהליך ורמות הגליקוזילציה. בשלב זה יש צורך לבצע שיקול דעת ואופטימיזציה מקיפה.

 

03 פירוק ובקרה של סוכנים ביוכימיים במהלך טיהור ודהבקטריאליזציה/דה-ויראליזציה

3.1 טיהור

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% לאחר טיהור על ידי כרומטוגרפיה חלבון A. עבור חלבונים רגישים לחומצה אלה, יש להמעיט במינימום את זמן הפליטה, ולנטרל את הפליטה בזמן שלאחר הפליטה, או אבלוק בטמפרטורות נמוכות יותר. בנוסף, השימוש במערכות חציצה מותאמות (כגון הוספת ארגינין) יכול לעכב באופן משמעותי את יצירת הצבירה ולשפר את התאוששות הנוגדנים.

 

בכרומטוגרפיה של חילופי יונים, לעתים קרובות יש צורך להשתמש בריכוז גבוה יותר של מלחים (כגון נתרן כלורי ונתרן אצטט), ולהתאים את ה-pH של התמיסה כך שתתאים לכרומטוגרפיה של אניונים או קטונים, תוך הקפדה על כך שתנאים אלו לא משפיע על איכות החלבון. חלק מהנוגדנים החד שבטיים רגישים יותר לרמות גבוהות של מלח ונוטים ליצור אגרגטים של חלבונים כגון אטימות וחלקיקים. מצאנו שאלוציה עם היסטידין כמאגר במקום מלח גבוה יכולה לעכב ביעילות תגובות צבירה כאלה (נתונים לא פורסמו).

בכרומטוגרפיה חילופי הידרופובי, חלבונים מופרדים על ידי הזיקה בין הקבוצה ההידרופוביה לפאזה הניידת, ונספגים בקלות על פני השטח ההידרופוביים כדי לדנטורציה. עם זאת, זה הרבה יותר מתון מכרומטוגרפיה של פאזה הפוכה, המחייבת פליטה של ​​חלבונים באמצעות ממיסים אורגניים. ניתן להשתמש בשיטה של ​​הוספת ארגינין לתמיסת הדגימה או לשלב הנייד גם כדי לשפר את התאוששות החלבון.

 

3.2 עיקור/הסרה של וירוסים

מכיוון שתרופות ביולוגיות צריכות להינתן בדרך הזרקה, עיקור ופינוי ויראלי הם גם תהליך הכרחי עבור ביו-פרמצבטיקה, כולל בעיקר הסרה פיזית והשבתה כימית. הסרה פיזית היא הפרדה של חיידקים או וירוסים מתרופות ביולוגיות באמצעים פיזיים, השיטות העיקריות הן סינון ממברנה/ננופילטרציה וכרומטוגרפיה. אינאקטיבציה כימית היא השבתה של חיידקים או וירוסים בשיטות כימיות, בעיקר כולל שימוש בחומרי שטח, חימום, טיפול בחומצה וטיפול בקרני UV/Y.

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 מעלות לפני עיקור טיפול בחום. יחד עם זאת, יש לשים לב להשפעה של חלק מהחלבונים השונים, במיוחד כמויות קורט של חלבונים שונים עם טמפרטורות התכה נמוכות, והחלקיקים הנוצרים לאחר השפלה של זיהומים אלו יהפכו לאתרי גרעין לצבירת חלבונים, מה שמאיץ את הצבירה של זיהומים אלו. חלבוני מטרה. אם התמיסה מכילה סוכרוז, יש לקחת בחשבון גם שסוכרוז נוטה להידרוליזה ליצירת גלוקוז ופרוקטוז בתנאי טמפרטורה גבוהים, ולשני הסוכרים המופחתים הללו תהיה תגובת מיילארד עם קבוצת החלבונים האמינית החופשית, שתגרום לפירוק של חלבונים. תרופות ביולוגיות.

כדי לעקור על ידי קרינה, יש לשים לב לפירוק הכימי והפיזי של חלבונים הנגרמת על ידי רדיקלים חופשיים, ובדרך כלל יש צורך להוסיף כמה מנקי רדיקלים חופשיים כדי להגן על חלבונים.

 

3.3 הקפאה-הפשרה

הקפאה-הפשרה היא תהליך הכרחי בייצור תרופות ביולוגיות, כמו תהליך ההמתנה בשלבים שונים של תהליך הייצור, או שינוי אתר/העברה, ומהווה גם שיטה נפוצה לאחסון לטווח ארוך של תמיסת המלאי. . בנוסף, הקפאה-הפשרה בשוגג עלולה להיגרם גם כאשר המוצר המוגמר מועבר או שהמטופל משתמש בו בבית. חלק מהחלבונים רגישים מאוד להקפאה-הפשרה, במיוחד בהיעדר חומרי הגנה מתאימים, שעלולים לגרום בקלות לחוסר הפעלה של חלבון. לכן, ניסוי הקפאה-הפשרה הוא גם חלק חיוני מבדיקת מרשם הפורמולה.

המנגנונים של הרס חלבון בהקפאה-הפשרה הם כדלקמן: ראשית, פני מי הקרח הנוצרים במהלך ההקפאה הם גורם חשוב לדנטורציה של חלבונים, וחלבונים נוטים להיספג למשטחים אלו לצורך דנטורציה והצטברות; שנית, לאחר שכמות גדולה של מים הופכת לקרח בתהליך ההקפאה, ריכוז המומס שנותר והחלבון עצמו יגדל בחדות, וככל שריכוז החלבון גבוה יותר, כך יגדל הסיכוי להתנגשות בין-מולקולרית, והיווצרות חמורה יותר. של צבירה.

 

על פי מנגנון התגובה של פירוק חלבון, ישנן דרכים שונות לעכב פירוק חלבון הנגרמת על ידי הקפאה-הפשרה. לדוגמה, השמיני בסוכן מי קרח (כגון polysorbate 20, polysorbate 80) כדי לעכב את השפלה הנגרמת על ידי פני השטח של מי קרח. היציבות התרמודינמית (שמירה על החלבון במצבו הטבעי) מוגברת על ידי התאמת ה-pH וחוזק היוני של התמיסה ועל ידי הוספת חומרי עזר/מגנים.

לאחסון ארוך טווח של מלאי תרופות ביולוגיות, בדרך כלל יש צורך לשמור על החלבון מתחת לטמפרטורת מעבר הזכוכית (T') של התרכיז הקפוא המקסימלי כדי להבטיח תנועתיות נמוכה מאוד (יציבות קינטית). לדוגמה, תמיסת חלבון המכילה סוכרוז כחומר הגנה, מכיוון שה-T' שלה הוא בערך -30 מעלות, יש לשמור אותה בטמפרטורה של -40 מעלות או אפילו נמוכה יותר.

 

קצב ההקפאה-הפשרה משפיע גם על יציבותן של תרופות ביולוגיות. אם ההקפאה איטית מדי, החלבון יתפרק ביתר קלות במצב ריכוז גבוה למשך זמן רב. להיפך, בתנאים מהירים מאוד (כגון -80 מעלות ), עלולה להיווצר כמות גדולה של פני מי קרח, מה שגורם גם להתדרדרות עקב פני השטח. גם קצב ההיתוך חשוב מאוד, כאשר התכה איטית (למשל 4 מעלות) גורמת לנזק נוסף על ידי התגבשות מחדש של המים שנמסו על פני מי הקרח. לכן, בתהליך הייצור, מומלץ בדרך כלל להמיס מוצרים קפואים במהירות גבוהה יותר ככל שניתן, כמו שימוש במים זורמים להאצת ההיתוך.

בנוסף, במהלך תהליך ההקפאה, חלק מהמומסים יתגבשו החוצה עקב היווצרות קרח והפחתת המסיסות. האופייני ביותר הוא חיץ נתרן פוספט, לעומת נתרן דימימן פוספט, המסיסות של נתרן דימימן פוספט רגישה מאוד לטמפרטורה, בתנאי טמפרטורה נמוכים תהיה המשקע הראשון, וכתוצאה מכך ירידה ב-pH של התמיסה עד 3 עד 4 יחידות, בשלב זה החלבון הרגיש לחומצה נוטה להתפרקות. לחלק מהחלבונים בעלי מבנה של תת-יחידות מרובה, כגון אפוניאוקרצינוסטטין ונוקלאז סטפילוקוקל, יש דנטורציה בטמפרטורה נמוכה עקב הירידה בפעולה הידרופוביה של קישור תת-יחידות עם ירידה בטמפרטורה.

 

3.4 סינון/אולטרה סינון

ישנם שלושה סוגים עיקריים של סינון ממברנה לתמיסות חלבון, כלומר סינון סטרילי, סינון ננו ואולטרה סינון/חלחול. סינון קוטלי חיידקים משמש בעיקר להסרת חלקיקים וחיידקים בלתי מסיסים, המשמשים בדרך כלל לפני מילוי המוצר הסופי; ננופילטרציה משמשת בעיקר להסרת וירוסים; אולטרה סינון/חלחול משמש בעיקר להחלפת הדגימה המטוהרת לתוך המאגר של התכשיר הסופי וריכוזו, תוך הימנעות מהוספה ישירה של אלקלי חזק או חומצה חזקה לתמיסת החלבון כדי להתאים את ה-pH של התמיסה, והוספה של חומרים אחרים. חומרי עזר מוצקים עלולים לגרום לשחרור חום מקומי ולהשפיע על יציבות החלבון.

עם זאת, לסינון הממברנה עצמו יהיו השפעות מסוימות על חלבונים, והאינטראקציה בין חלבונים לממברנות סינון עשויה להפחית את ריכוז החלבונים בתמיסת המניות ולסגור את החלבונים, מה שיש לו השפעה משמעותית יותר על תרופות בעלות ריכוז חלבון נמוך. באופן כללי, ניתן להפחית את האינטראקציה בין חלבון לממברנת המסנן ובין חלבון לחלבון על ידי הוספת חומרים פעילי שטח. בנוסף, כמה מסננים באיכות ירודה עצמם ישליכו חלקיקים ויהפכו לנקודות גרעין לצבירת חלבון, מה שמאיץ את צבירת החלבון. בחירת ממברנת סינון באיכות גבוהה היא קריטית.

 

יש לקחת בחשבון גם את אפקט דונן בתהליך סינון האולטרה. אפקט דונן פירושו שבמהלך תהליך סינון הממברנה, הפולימר (כגון מקרומולקולות חלבון) נלכד בממברנה, והאלקטרוליט בעל מטען הפוך בתמיסה מתאסף יותר סביב הפולימר עקב המשיכה ההדדית של המטען, כך שה ממברנת סינון לא יכולה להיות חדורה לחלוטין במהלך תהליך הסינון, וכתוצאה מכך לעלייה בריכוז. נוגדנים קונבנציונליים טעונים חיובית באולטרה-פילטר, כך שהאלקטרוליט האניוני יועשר בנוגדן והריכוז יעלה.

ככלל, ככל שריכוז המאגר הראשוני נמוך יותר וככל שריכוז החלבון גבוה יותר לאחר סינון אולטרה, כך ההשפעה של Daunan ברורה יותר וההשפעה משמעותית יותר על ה-pH של המאגר. אם המאגר המכיל היסטידין, ערך ה-pH יעלה כאשר האולטרה סינון מרכז את תרופת הנוגדנים, ואפילו ערך ה-pH של התכשיר יעלה על תקן בקרת האיכות ויהפוך את המוצר ללא כשיר.

 

04 פירוק ובקרה של תרופות ביולוגיות בתהליך הכנת המוצר המוגמר

4.1 תצורה וערבוב

בתהליך הייצור, בשל הגודל הגדול של התרופות הביולוגיות המעורבות, תצורת ההכנה ופעולות הערבוב הופכות חשובות מאוד, כגון ריכוז חלבון מקומי או חומר עזר גבוה מדי, או שינוי ב-pH של התמיסה וחוזק יוני עלול להוביל לדנטורציה של חלבון. או משקעים. סוג, גודל, מהירות הערבוב וזמן המערבל המכני במהלך הייצור עלולים להשפיע על יציבות התרופה הביולוגית, למשל, קצב הערבוב גבוה מדי, וכתוצאה מכך צבירת חלבון מואצת. לכן, יש צורך לייעל פרמטרים אלה ככל האפשר תחת הנחת היסוד של השגת ערבוב אחיד.

 

4.2 מילוי

תרופות ביולוגיות נוטות לדנטורציה והצטברות במהלך תהליך המילוי, בעיקר בשל כוחות מכניים כגון כוחות גזירה הנוצרים בתהליך השאיבה ופירוק הנגרם על ידי משקעים מסוימים. דווח כי הפלדת אל-חלד של משאבת הבוכנה תזרז כמה ננו-חלקיקים ותהפוך לנקודות גרעין לצבירה של נוגדנים. הבועות הקטנות שנוצרות בתהליך המילוי יכולות לסנן את החלבון על פני הגז-נוזל, והבועות הקטנות ייצרו רדיקלים חופשיים ו/או שינויי חום מקומיים כאשר נשברים, מה שעלול לגרום לדנטורציה של חלבון.

 

4.3 ייבוש בהקפאה

תרופות ביולוגיות נוטות להשתמש בתכשירים נוזליים מכיוון שלתכשירים נוזליים יש יתרונות משמעותיים על פני תכשירים ליופיליים מנקודת המבט של עלות, פשטות התהליך ונוחות המטופל. עם זאת, חלק מהחלבונים אינם יציבים מאוד בתמיסות מימיות, ואם לא הושגה יציבות מספקת לאחר אופטימיזציה של ההכנה, אזי יש לשקול שימוש בתכשירים מיוליים. תהליך הליאופיליזציה יהווה גורמים הרסניים רבים, הראשון הוא הגורמים ההרסניים בתהליך ההקפאה, אשר פורטו בעבר.

בנוסף, חלבונים עלולים להיתקל בגורמי פירוק גם בתנאים יבשים. לדוגמה, שכבת ההידרציה על פני החלבונים חשובה מאוד ליציבות החלבונים. הגמן הציע כי פני החלבונים מכילים כ-7% מים, שחשובים מאוד לשמירה על מבנה החלבונים, ותכולת המים לאחר הליאופיליזציה היא בדרך כלל בין 1% ל-2%, ולכן יש צורך בחומרים נוספים שיחליפו את תפקיד המים. במהלך התייבשות. לכן, חשוב מאוד לבחור את תהליך המרשם והליאופיליזציה הנכון. נהוג להאמין שדו-סוכרים כגון סוכרוז וטרהלוז יכולים למלא תפקיד יעיל יחסית כתורמי קשרי מימן, בעוד שתרכובות פולימריות אינן יכולות למלא ביעילות את התפקיד של תחליפי מים בשל אפקט סטרי.

 

בנוסף, בהנחה של שליטה בתכולת המים המיובשים בהקפאה (כגון 1% עד 2%), סוכרוז וטרהלוז יכולים ליצור אבקה אמורפית עם T גבוה, כך שניתן לשמור על המערכת כולה במצב מוצק. לעכב פירוק פיזי וכימי במהלך אחסון לטווח ארוך. עם זאת, עבור תרופות ביולוגיות פוליפפטידיות (כגון גלוקגון), מכיוון שאין להן מבנה ברמה גבוהה קבועה יחסית, סוכרים פולימריים כגון עמילן הידרוקסיאתיל שאינם יכולים למלא תפקיד של קשרי מימן יכולים גם הם למלא אפקט מגן גבוה כמו סוכרי אצות. לאחרונה דווח כי השימוש בחומצות אמינו כתרופה ביולוגית חדשה בהגנה לייבוש בהקפאה, במיוחד ארגינין, ניתן להשתמש לבד או לערבב עם סוכרוז ביעילות רבה כדי להגן על יציבות החלבונים בתנאי הקפאה וייבוש בהקפאה.

 

05 פירוק ובקרה של תרופות ביולוגיות במהלך אחסון, הובלה ושימוש

בתהליך האחסון, ההובלה והשימוש, חלבונים יחוו גם תנאי פירוק שונים, כמו שינויי טמפרטורה קצרי טווח במהלך אחסון ושינוע, תנודות תחבורה או נזק קל במהלך הובלה ושימוש, אשר עשוי להשפיע יותר על איכות החלבון. . עבור ביו-פרמצבטיקה וחיסונים, הובלת שרשרת קר היא גורם מפתח בהבטחת איכות המוצר. בשנים האחרונות אירעו מספר תקריות בטיחות חיסונים בסין, כגון מקרה החיסון של שנשי בשנת 2010 ומקרה החיסון הבלתי חוקי בשאנדונג בשנת 2016. מקרים אלו כללו אחסון ושינוע לא נאותים של חיסונים, וסיכונים פוטנציאליים לבטיחות הרפואה שנגרמו על ידי הם עוררו דאגה רבה בקרב החברה כולה. לכן, חיזוק הניהול והבקרה בתהליך האחסון, השינוע והשימוש מהווה חוליה חשובה להבטחת יישום בטוח של תרופות ביולוגיות.

 

06 מסקנה

תרופות ביולוגיות הן מולקולות שבריריות ביותר, ואיכות המוצרים שלהן קשורה קשר הדוק לתהליך הייצור. בתהליך הייצור קל להתרחש פירוק כימי ופיזיקלי שונים, במיוחד פירוק פיזי של מקרומולקולות ברפואה ביולוגית, שיכול להתרחש בתנאים פיזיים או מכניים שונים, כך שלא ניתן ליישם את הניסיון של תרופות מולקולות קטנות ישירות על תרופות ביולוגיות.

יש להימנע מתנאים קיצוניים בתהליך הייצור, כגון ערבוב תמיסת הרפואה הביולוגית עם מערבל בעל קצב ערבוב גבוה מדי, שימוש ישיר בחומצות חזקות או אלקליות כדי להתאים את ה-pH של התמיסה, או הוספת חומרי עזר מוצקים לתמיסת החלבון. לְהִתְמוֹסֵס. למרות שהוא עשוי שלא לגרום להשפעות ניתנות לזיהוי בטווח הקצר, ייתכן שהוא השפיע על המבנה העדין המקומי של התרופה הביולוגית, ושינויים מבניים אלה יוגברו במהלך אחסון ארוך טווח, ובסופו של דבר ישפיעו על איכות המוצר.

במידת הצורך, ניתן להאיץ את ההערכה ההשוואתית של תהליכי ייצור או מגנים שונים על ידי שימוש בבדיקות יציבות מואצות ומאולצות של יציבות במלאי או במוצר המוגמר. יש להקדיש תשומת לב מיוחדת למוצרי השפלה הללו במהלך הטיהור והמילוי, מכיוון שהם יישארו במוצר המוגמר ובסופו של דבר ישמשו בחולים, מה שמעלה בעיות בטיחות, יעילות ואימונוגניות.

במובן מסוים, תהליך הייצור של ביו-פרמצבטיקה קובע את איכותם, מה שמצריך ניתוח של מנגנון הפירוק של מולקולות אלו ועיכוב הפירוק האפשרי שלהן לאורך תהליך הייצור כדי להבטיח שניתן ליישם את המוצר הסופי בצורה בטוחה ויעילה על המטופלים.

 

לגבי Guidling

Guidling Technology הוא מיזם היי-טק לאומי המתמקד בביו-פרמצבטיקה, תרבית תאים, טיהור וריכוז של ביו-רפואה, אבחון ונוזלים תעשייתיים. פיתחנו בהצלחה מכשירי סינון צנטריפוגליים, קלטות אולטרה סינון ומיקרו סינון, מסנן וירוסים, מערכת TFF, מסנן עומק, סיבים חלולים וכו' העונים במלואם על תרחישי היישום של ביו-פרמצבטיקה, תרבית תאים וכן הלאה. הממברנות ומסנני הממברנות שלנו נמצאים בשימוש נרחב בריכוז, מיצוי והפרדה של סינון מקדים, מיקרו-פילטרציה, אולטרה-פילטרציה וננו-סינון. קווי המוצרים הרבים שלנו, החל מסינון מעבדה קטן וחד פעמי ועד למערכות סינון ייצור, בדיקות סטריליות, תסיסה, תרבית תאים ועוד, עונים על צורכי הבדיקה והייצור. Guidling Technology מצפה לשתף פעולה איתך!