تسريع الإنتاج في مرافق منتجات الصيدلة الحيوية والصغيرة والديناميكية

في صناعة منتجات الصيدلة الحيوية، يُعد النشر السريع للمنتجات أمرًا بالغ الأهمية، مع تزايد الطلب على الأجسام المضادة وحيدة النسيلة (mAbs)، واللقاحات التي تنتجها البكتيريا، وخلايا الثدييات العلاجية. يصل الإنتاج السنوي من منتجات البروتين الصيدلي الحيوي إلى أكثر من 17 مليون لتر في جميع أنحاء العالم. الحلول المبتكرة مثل فاصلات التروية أحادية الاستخدام Kytero من GEA، المصممة لفصل الخلايا بشكل مكثف ومستمر، تلبي احتياجات المنتجين الذين يتطلعون إلى الاستفادة من هذا السوق الديناميكي وتنمية نجاحهم من خلال عمليات أولية قوية وقابلة للتطوير بسهولة. توفر فاصلات التروية الجديدة نهجًا تحويليًا لمضاعفة إنتاج المنتج وتحقيق إنتاجية غير مسبوقة، مع خدمة المؤسسات الطبية والمرضى بسرعة أكبر. 

الاستمرارية تقابلها كفاءة التكلفة

تعمل المعالجة المستمرة على تحسين وقت الإنتاج وتقليل الجهد المبذول لبدء دورة معالجة المنتج الصيدلي الحيوي. لم يُعد المشغلون بحاجة إلى الانتظار حتى نهاية الدفعة لفصل الخلايا وجمع البروتين المستهدف - المكون الصيدلي النشط - من الوسط المحتوي على المنتج. فبدلًا من التخلص من الخلايا، يعيدونها إلى المفاعل الحيوي، مما يسمح باستمرار الإنتاج لأسابيع - بدلًا من ساعات أو أيام - وجمع المنتج من اليوم الأول. 

يتيح هذا الابتكار إيصال المنتجات الجديدة إلى السوق بشكل أسرع، وإيصال المنتجات المعروفة بالفعل دون إضاعة وقت ثمين. والأهم من ذلك، أنه يتم إعادة استخدام نفس الخلايا المستنبتة على مدار عملية المعالجة التي تستغرق عدة أسابيع بأكملها بلا حاجة لاستزراعها بشكل حديث على دفعات متتالية. 

فالاستمرارية تقابلها كفاءة التكلفة، وهذا نهج لم تستفد منه سوى عمليات المعالجة الأكبر حجمًا في الماضي. ولكن هذا على وشك التغيّر مع فاصلات التروية الجديدة أحادية الاستخدام، والتي تجعل هذه التكنولوجيا متاحة لشركات الصيدلة الصغيرة التي تتسم بالمساحة المحدودة، وقلة موارد العمل، ومتطلبات سير العمل المعقدة، والمنافسة الشرسة. تميل هذه الشركات إلى الاعتماد على المعدات الحديثة أحادية الاستخدام لمهام المعالجة الرئيسية الخاصة بها. فدورات التنظيف المتقنة التي تشغل مساحة إضافية، والمرافق، والقوى العاملة، والوقت ستكون جميعها عوامل مستنزفة لهم. في عام 2021، أصبحت الفاصلات أحادية الاستخدام هي الأولى في جميع أنحاء العالم التي تتوفر فيها تكنولوجيا فصل القرص المكدس القابلة للتطبيق بسهولة لمعالجة الدُفعات من أجل مؤسسات البحث والتطوير أو الإنتاج الأصغر حجمًا، مما يوفر كفاءة عالية ومرونة فائقة وتشغيلًا غير معقد. تحقق فاصلات التروية الجديدة أحادية الاستخدام في السلسلة - وهي الأولى من نوعها - نفس الشيء بالنسبة للمنشآت الصغيرة مع التركيز على الإنتاج المستمر.

عمليات المعالجة القائمة للصيدلة الحيوية 

يُعد استزراع الخلايا في المفاعل الحيوي ومن ثم حصاد بروتين المنتج هي العملية الأولية الرئيسية في إنتاج منتجات الصيدلة الحيوية. بعد النمو المتسارع للخلايا في المفاعل، يجب أخذ الخلايا من الوعاء وفصلها عن وسط الاستنبات، وهي عملية يمكن تحسينها بمعالجة التروية. ومع ذلك، فإن التحول إلى إعداد التروية كان مكلفًا للغاية ومصدرًا للمخاطر في الماضي. وهذا هو السبب الرئيسي لمقاومة العديد من الشركات المصنعة لمنتجات الصيدلة - وحتى المنشآت الأكبر - لهذه لتكنولوجيا حتى الآن. توفر وحدات التروية أحادية الاستخدام فرصة لاستعمال معالجة التروية بجهد وتكلفة أقل نسبيًا، مما يؤدي إلى إزالة العديد من الحواجز التقليدية للاستعانة بهذه المعالجة. أعطانا مسح لخيارات المعالجة النموذجية الصورة التالية:

تحضير اللقاح (خلايا البدء)

بغض النظر عن إعداد المعالجة المستخدم لاستنبات الخلايا وفصلها، يكون التحضير هو نفسه: يتم استزراع الخلايا بشكل مسبق من قنينة المخزون المحفوظة بالتبريد في قوارير اهتزاز موضوعة في هزاز الحاضنة. يمكن إجراء التمرير (إزالة الوسط ونقل الخلايا إلى وسط نمو جديد) على فترات زمنية موحدة (على سبيل المثال، كل يومين) لتعزيز انتشار سلالة الخلية قبل التلقيح. 

الخيار 1: المعالجة على دفعات

لأغراض البحث والتطوير، يمكن أن تكون المعالجة على الدفعات البسيطة هي الطريقة الأكثر فعالية لاستزراع الخلايا وفصلها. يمكن أن تكون مزرعة الخلايا نشطة لمدة تقل عن سبعة أيام، أو حتى بضع ساعات فقط، ثم يتم إدخالها في فاصل صغير أو وحدة أخرى مخصصة للخلايا من أجل فصلها وعزل المنتج المطلوب. الميزة الرئيسية لهذا الإجراء هو أنه سهل الإعداد والحماية من التلوث. 

الخيار 2: معالجة التغذية على أساس الدفعات

لا يمكن أن تستمر عمليات معالجة استزراع الخلايا على أساس الدفعات إلا لفترة محدودة قبل أن يتم استهلاك العناصر الغذائية الموجودة في وسط السطح وتتجاوز المنتجات الثانوية السامة لعملية التمثيل الغذائي للخلية الحد المحدد، مما يؤثر على استمرارية الخلايا. ومن خلال معالجة التغذية على أساس الدفعات، يمكن تمديد هذا الحد الزمني إلى أكثر من 15 يومًا. يتم ذلك من خلال استبدال الوسيط الموجود في المفاعل الحيوي بشكل متكرر بسطح جديد من خزان منفصل كما هو موصوف في الجداول الزمنية المعقدة. يزيل هذا الإجراء الجزيئات السامة ويضيف المزيد من العناصر الغذائية بما يكفي للحفاظ على نشاط الدفعة، ولكن يجب أن يكون حجم التغذية متوازنًا بعناية دون تمييع المزرعة. بعد نفاد الدُفعة بالكامل، يتم حصاد المنتج بنفس الطريقة المتبعة في المعالجة على أساس الدفعات القياسية. رغم أن معالجة التغذية على أساس الدفعات تحتاج إلى الكثير من المتطلبات، إلا أنها مناسبة للإنتاج على النطاق التجاري. حيث قدمت نتائج عالية الجودة بكثافة كافية للخلايا وعيار المنتج.

الخيار 3: المعالجة بالتروية

باستخدام إعداد التروية مع حل مثل فاصل التروية Kytero الجديد من GEA، يمكن تمديد عمليات استزراع الخلايا إلى أسابيع. يتم تغذية الوسط الموجود في المفاعل الحيوي، والذي يحتوي على الخلايا ومنتجات الخلايا والمواد المغذية، إلى فاصل التروية بشكل مستمر، مما ينتج عنه منتج قيّم على الفور. يتم جمع الوسط المستهلك مع المنتج المحصود بنفس معدل إضافة الوسط الحديث إلى المفاعل، مع الحفاظ على وسط الاستنبات عند حجم ثابت في المفاعل الحيوي. ويطلق على معدل التبديل اسم حجم الحاوية في اليوم الواحد. يتم إرجاع الخلايا المنفصلة من وحدة الفصل، المجهزة بمنفذ خاص، إلى المفاعل الحيوي، دون فقدان في الاستمرارية. 

تسهيل التروية: الفصل بالقرص المكدس مرتفع الكفاءة 

تتوفر العديد من طُرق الاحتفاظ بالخلايا لتوفير الفصل المطلوب للخلايا، بما في ذلك ترشيح التدفق العرضي المتناوب أو ترشيح التدفق العرضي، الذي يفصل الجزيئات وفقًا للحجم، بينما تستخدم تكنولوجيا الفصل بالقرص المكدس قوة الطرد المركزي لفصل الجزيئات وفقًا للكتلة. 

التكنولوجيا سابقة الذكر، التي قام مهندسو الفصل في GEA بتحسينها على مدار عقود عديدة واستخدامها في عمليات المعالجة الخاصة بالصيدلة حول العالم، توفر مزايا من حيث الكفاءة والمرونة والمساحة. يوفر الفصل بالقرص المكدس كثافة خلايا وإنتاجية منتج مترفعة بشكل استثنائي مع التقاط للمواد الصلبة بنسبة 99 بالمائة. ويمكن ضبط التكنولوجيا بدقة لتتوافق مع الاختلافات الصغيرة في الكتلة وبالتالي استيعاب مهام الفصل المؤتمت المعقدة التي يمكن أن تتغير على أساس يومي. تضمن المفاهيم الميكانيكية الخالية من الاحتكاك منخفضة القص حد أدنى من زيادات درجة الحرارة لتحقيق أقصى قدر من استمرار الخلية.

راحة رائدة للاستخدام الأحادي

في سلسلة kytero من GEA، تم تحويل تكنولوجيا القرص المكدس المثبتة الخاصة بالشركة إلى آلات مدمجة بشكل خاص مع عنصر سهل الاستخدام للاستخدام الفردي يحتوي على تكنولوجيا القرص المكدس بالكامل. يتم ببساطة استبدال هذا العنصر وجميع خطوط التغذية والتفريغ المقابلة - أي جميع الأجزاء الملامسة للمنتج - بعد تشغيل الإنتاج لتحقيق أقصى قدر من الراحة والسلامة من التلوث. تتوفر خراطيش التبادل المعالجة بأشعة غاما بشكل اختياري. 

توفر فاصلات التروية التي تم تقديمها حديثًا في هذه السلسلة نفس المزايا التي توفرها طرازات الفصل للتغذية على أساس الدفعات الأصلية: لا حاجة إلى أي تنظيف صحي أو تعقيم، بحيث تكون الآلة جاهزة لعملية المعالجة المستمرة التالية في غضون دقائق. لا تتطلب الفاصلات أي مرافق باستثناء الطاقة وإمداد الهواء. فهي مناسبة لكل منشأة، خاصةً عند مقارنتها مع أنظمة الترشيح الكلاسيكية. كما هو الحال مع جميع فاصلات الأقراص المكدسة، لا حاجة لحجز أي مساحة أرضية أو موارد عمل لتغيير عوامل الترشيح.
 
بالإضافة إلى ابتكار نظام وحدة فصل مدمج ومغلق ومقاوم للتلوث بنسبة 100 بالمائة، تتميز آلات kytero من GEA بنظام تحريك بدون تلامس، مما يوفر دعمًا مثاليًا لحماية الاحتواء الحيوي. 

البدء والتوسع بالتروية

تتوفر فاصلات التروية Kytero من GEA بنوعين مختلفين حتى مفاعلات حيوية سعة 500 لتر و2,000 لتر، وبالتالي، إتاحة عملية المعالجة بكميات منخفضة اقتصاديًا من سلالات الخلايا باهظة الثمن. ومن المتوقع أن يتم طرح فاصل جديد لأصغر تطبيقات مختبر البحث والتطوير، وسيكون مناسبًا لكل من عمليات المعالجة على أساس الدفعات واختبار التروية، في أوائل عام 2025. 

وقد وجد مستخدمو الاختبار لآلات Kytero من GEA أنها تدعم التغلب على القيود الحالية. يمكن توسيع نطاق نتائج الاختبار والإنتاج المحققان باستخدام مكونات العملية هذه إلى متغيرات أكبر من الطرازات أحادية الاستخدام وحتى إلى الإنتاج الصناعي باستخدام فاصلات كلاسيكية من الفولاذ المقاوم للصدأ في سلسلة GEA pharma المعقمة الشهيرة وسلسلة GEA pharma Pure - مع الحفاظ دائمًا على المبدأ الفني المتمثل في تكنولوجيا القرص المكدس، مما يضمن النقل الآمن في المعالجة ويسهل التحقق من الصحة.

نشجع مصنعي منتجات الصيدلة الحيوية الذين يهدفون إلى إنشاء عمليات التروية وتوسيع مركَّز في سوق الأدوية الديناميكي على استكشاف فوائد تكنولوجيا التروية أحادية الاستخدام في عمليات المعالجة خاصتها.