Devo passare ai bioreattori monouso?

Dieci anni fa, i recipienti dei bioreattori monouso (SUB) erano limitati nelle dimensioni, il che li rendeva pratici solo per configurazioni di laboratorio.

Dieci anni fa, i recipienti dei bioreattori monouso (SUB) erano limitati nelle dimensioni, il che li rendeva pratici solo per configurazioni di laboratorio. Oggi, tuttavia, Thermo Scientific sta lanciando un bioreattore monouso da 5000 L e BioInno utilizza già un reattore da 6000 L. Questi reattori hanno titoli molto più alti persino delle apparecchiature multiuso di dieci anni fa — il che rende possibile il passaggio ad apparecchiature monouso progettate specificamente per ottenere titoli elevati in ambienti scalabili. I sensori monouso sono migliorati in parallelo ai reattori, rendendo gli skid monouso sempre più praticabili.

Le tecnologie monouso offrono vantaggi importanti in termini di flessibilità e scalabilità e hanno in gran parte eliminato i timori sulla purezza. Tuttavia, l’acciaio inossidabile è spesso ancora vantaggioso se sono necessari progetti personalizzati o se le dimensioni dei lotti sono molto grandi (la capacità può essere fino a 10 volte superiore a quella dei SUB).

Quello che segue è un insieme di domande da considerare per stabilire se i bioreattori monouso sono adatti al vostro processo. Usiamo “acciaio inossidabile” e “riutilizzabile” come sinonimi per descrivere le apparecchiature multiuso per il bioprocesso che devono essere sottoposte a CIP/SIP tra un lotto e l’altro.

Il processo esiste già?

Il più delle volte, non è fattibile far passare da apparecchiature in acciaio inossidabile a apparecchiature monouso un processo di produzione GMP che produce quantità per i mercati commerciali. Tuttavia, per i processi nelle prime fasi di sviluppo che non sono ancora ben caratterizzati, vale la pena confrontare le apparecchiature monouso e quelle riutilizzabili. Continuate a porvi queste domande per stabilire quale sia più vantaggiosa.

Che dimensioni di lotto eseguirete?

La maggior parte dei bioreattori monouso ha una capacità massima di circa 2000 L (anche se, come indicato dagli esempi sopra, sono stati compiuti progressi significativi nell’aumentare queste dimensioni di lotto). Grazie ai recenti progressi nella densità cellulare e nel titolo, i bioreattori più piccoli sono spesso in grado di ottenere rese pari a quelle di un reattore più grande di 10 anni fa. I calcoli recenti per la produzione di anticorpi monoclonali (mAb) indicano che i recipienti in acciaio inossidabile sono preferibili (più economici) se si intende produrre più di due tonnellate di anticorpi all’anno. Per volumi più piccoli, è probabile che i sistemi monouso siano più vantaggiosi.

Che tipo di farmaco state producendo?

Molti farmaci biologici moderni sono progettati per mercati significativamente più piccoli di quello, ad esempio, del vaccino antipolio. I farmaci per le malattie orfane, i farmaci mirati per la medicina personalizzata, le terapie cellulari o geniche e i farmaci potenti che richiedono solo dosi basse — nessuno di questi scenari richiederà lotti da 10.000 L. Il tipo di farmaco e il suo utilizzo e mercato commerciale influiranno direttamente sulle dimensioni di lotto appropriate, che a loro volta indicheranno se ha più senso utilizzare apparecchiature monouso o riutilizzabili (si veda la domanda precedente).

Che tipo di impianto state progettando?

Laboratori, impianti pilota e ambienti di produzione commerciale hanno tutti esigenze diverse. Negli impianti pilota (GMP o non GMP), scalare verso l’alto e verso il basso è fondamentale. Pur essendo le apparecchiature monouso significativamente più scalabili dell’acciaio inossidabile, è importante valutare se riprodurranno in modo appropriato le condizioni operative della vostra scala maggiore. Nei laboratori, la scalabilità a breve termine e l’assenza del rischio di contaminazione incrociata rendono in genere preferibile il monouso. Assicuratevi di essere in grado di riprodurre in modo appropriato i vostri parametri critici di processo nel vostro sistema su piccola scala.

L’impianto produrrà un solo farmaco o passerà da un tipo all’altro?

Passare da un lotto all’altro dello stesso farmaco, anche su apparecchiature riutilizzabili, richiederà solo 6 – 10 ore. Tuttavia, il tempo di funzionamento cala drasticamente per le apparecchiature riutilizzabili in un impianto che produce diversi tipi di farmaci: un cambio completo delle apparecchiature in acciaio inossidabile da un lotto al successivo può richiedere fino a tre settimane. Un impianto ibrido, con apparecchiature upstream monouso e apparecchiature downstream in acciaio inossidabile, può ridurlo a due settimane. Al contrario, un impianto con apparecchiature monouso può essere riconvertito tra un prodotto e l’altro in appena 48 ore.

Quanta personalizzazione richiede il vostro processo?

I prefabbricati monouso hanno la potente capacità di sviluppare e scalare rapidamente la produzione di biofarmaci — e costituiscono un netto contrasto con gli skid in acciaio inossidabile altamente personalizzati a cui sono abituati molti produttori. Il principale svantaggio di questi prefabbricati è che a volte è necessaria una personalizzazione per ottenere risultati ottimali dalle colture. Il lato positivo è che i prefabbricati monouso offrono un livello di flessibilità sorprendentemente alto, consentendo di utilizzare un impianto per un’ampia varietà di scopi. Mentre l’uso di apparecchiature in acciaio inossidabile spesso costringe a progettare un impianto altamente personalizzato con un’infrastruttura fissa — limitando i tipi di farmaci che vi si possono produrre — i prefabbricati non sono altamente specializzati per un singolo processo.

L’intensificazione di processo è una priorità alta?

Se sì, gli impianti monouso sono di gran lunga superiori. Le apparecchiature monouso possono ottenere titoli più alti e possono essere in grado di raggiungere le stesse rese complessive di apparecchiature riutilizzabili più grandi tramite lo scale-out. Sui sistemi monouso si può ottenere anche la produzione continua, riducendo ulteriormente l’ingombro complessivo dell’impianto.

Quanto è solido il vostro programma di formazione degli operatori?

Il passaggio ai sistemi monouso richiederà di riaddestrare gli operatori, in particolare per installare i recipienti e i sensori. Pur non essendo una curva di apprendimento ripida, è un cambiamento significativo. Inoltre, i SUB richiedono in genere una maggiore movimentazione manuale, il che presenta rischi per gli operatori che devono essere mitigati con una formazione completa. In alternativa, se avete avuto problemi di purezza dovuti a una sterilizzazione impropria delle apparecchiature, nuovi programmi di formazione sulle apparecchiature monouso potrebbero essere in grado di risolvere sia le carenze della formazione sia i problemi di purezza.

Quali sono i vostri colli di bottiglia operativi?

Se siete costantemente in attesa della validazione e della qualificazione dei vostri processi di pulizia (o se il vostro team di laboratorio è costantemente in attesa del completamento del ciclo di autoclave), le apparecchiature monouso rappresentano una soluzione semplice. Se siete spesso in attesa dell’arrivo di componenti delle apparecchiature, è preferibile anche il monouso: i reattori in acciaio inossidabile personalizzati hanno spesso tempi di consegna superiori a un anno, e poi richiedono diversi mesi per la qualificazione. Tuttavia, se non siete in grado di soddisfare la domanda di produzione e dovete scalare e produrre lotti più grandi, non passate al monouso — i bioreattori in acciaio inossidabile restano probabilmente la soluzione migliore per il vostro processo. Per saperne di più: i bioreattori monouso sono più rispettosi dell’ambiente dei reattori in acciaio inossidabile $