Arzneimittelproduktion heute und in Zukunft
27 Jul 2016
Die Wissenschaft erforscht die genetischen Grundlagen von Erkrankungen wie Krebs immer genauer. Daraus erwächst die Chance, je nach dem genetischen Profil der Patienten unterschiedliche Arzneimittel zur Behandlung der gleichen Erkrankung zu entwickeln. Diese personalisierten Arzneien werden in geringen Mengen produziert. Dafür sind flexible Produktionstechnologien erforderlich, die einen problemlosen Wechsel zwischen unterschiedlichen Formulierungen und Spezialprodukten ermöglichen. Im Endeffekt lassen sich mit solchen Technologien sichere Arzneimittel effizienter und kosteneffektiver auf den Markt bringen und vor Ort fertigen, sodass Patienten ortsunabhängig Zugang zu den jeweils wirksamsten Pharmazeutika bekommen.
Die Vorteile kontinuierlicher Produktion
Im Zuge der Modernisierung ihrer Produktionsinfrastruktur haben Hersteller und Anbieter von Arzneimitteln in festen oralen Darreichungsformen in den letzten Jahren die kontinuierliche Produktion (CM, von engl.: Continuous Manufacturing) für sich entdeckt. Unterstützung erfuhren sie durch die FDA (Lebensmittelüberwachungs- und Arzneimittelzulassungsbehörde der USA) bzw. ihr Programm PharmaceuticalQuality for the 21st Century.
Dieses wirbt für CM- und Inline-PAT-Technologien (Prozessanalysetechnologien), die geeignet sind, die theoretische und praktische Integration von QbD (Quality by Design) im gesamten Produktlebenszyklus umzusetzen – von F&E bis in die Produktion.
Viele Industriebranchen, die Rohstoffe zu Fertigprodukten verarbeiten, haben die Chargenproduktion weitgehend aufgegeben und nutzen stattdessen die agileren und effizienteren CM-Technologien, da sie ihnen die Vorteile vollintegrierter Allround-Plattformen erschließen. Bei diesen hochmodernen, geschlossenen Systemen kann der gesamte Produktionsprozess von Anfang bis Ende ohne Stillstandszeiten abgewickelt werden. Im Prinzip werden die Rohstoffe an einem Ende der CM-Linie in den Prozess eingebracht und am anderen Ende kann das Endprodukt entnommen werden. Der Transfer von einer Produktionsphase zur nächsten zwischen den einzelnen Chargen erübrigt sich. In allen Phasen werden mithilfe integrierter Analysetechnologien automatisch kontinuierliche Qualitätstests durchgeführt.
Auf ein und derselben CM-Linie können beliebige Mengen gefertigt werden – Kleinstmengen für Formulierungsentwicklung und Versuchsplanung, größere Mengen für klinische Studien, die Fertigung neuer chemischer Wirkstoffe in industriellem Maßstab bzw. die Generikaproduktion in großen Mengen. Die Produktion geht schnell und die Ausstoßmenge lässt sich an den Bedarf anpassen. Im Fall einer Epidemie beispielsweise kann die Produktion ohne Investitionen in teure, neue Anlagen oder spezialisierte Fertigungswerke problemlos hochgefahren werden.
Die Lebensmittel-, Feinchemikalien-, Öl- und Gasindustrie haben in den letzten zehn Jahren gezeigt, dass sich Effizienz, Flexibilität und Produktqualität durch CM verbessern lassen, während die Kosten sinken. In den letzten Jahren zwingen Regulierungsdruck und Neuerungen in der Arzneimittelentwicklung die pharmazeutische Industrie zum Blick über den Tellerrand der althergebrachten Chargenproduktion. Gleichzeitig treiben Prozessintensivierung, PAT-kompatible Inline-Prozessüberwachung und die Umsetzung des QbD-Prinzips in der Pharmaindustrie die Entwicklung kleinerer, kompakterer Anlagen voran. Inzwischen wenden sich immer mehr Hersteller von der Chargenproduktion ab und der CM-Technologie zu, von der sie eine konsequentere Prozesskontrolle sowie letztendlich eine höhere Qualität sowie auf den Patienten zugeschnittene Endprodukte erwarten.
Pionier in der kontinuierlichen Tablettenproduktion
Nach jahrzehntelanger Erfahrung mit der Chargenproduktion samt ihrer theoretischen und praktischen Aspekte betätigt sich GEA seit nunmehr 10 Jahren als Pionier in der Entwicklung modernster CM-Technologien und -Lösungen für die Fertigung pharmazeutischer Formulierungen in festen oralen Darreichungsformen. Unsere Fertigungsplattform ConsiGmaTM ist außerordentlich vielseitig und verbindet eine Reihe von Technologien zur Produktion beschichteter Tabletten vom pulverförmigen Rohstoff bis zum fertigen Produkt in einer einzigen, geschlossenen Anlage. Es hat sich gezeigt, dass ConsiGmaTM eine schnellere, zuverlässigere Tablettenproduktion in gleichbleibender Qualität mit geringerem Ressourcen- und Rohstoffverbrauch, weniger Stillstandszeiten und einem Minimum an Bedienereingriffen ermöglicht. Dazu kommt, dass die chargenbasierte Tablettenproduktion in manchen Fällen Wochen braucht, während die Fertigung des gleichen Produkts bei einem CM-System nur Minuten dauert.
CM-Plattformen benötigen 70 % weniger Platz als Anlagen für die Chargenproduktion und lassen sich daher wesentlich schneller und kostengünstiger installieren. Eine ConsiGmaTM-Anlage kann innerhalb eines Jahres konzipiert, aufgebaut und für die kommerzielle Fertigung zugelassen werden. Bei herkömmlichen Anlagen sind dafür 2–3 Jahre zu veranschlagen. Mit der Möglichkeit, kleinere, kostengünstigere und ressourcensparende Anlagen einzurichten, wächst die Chance auf den Bau lokaler Fertigungswerke, die den regionalen Bedarf decken und den Transportbedarf weltweit senken. Derzeit sind weltweit mehr als 47 CM-Produktionsanlagen von GEA für feste orale Darreichungsformen in Betrieb.
CM platforms take up 70% less space than batch plants, so can be built more quickly and with much lower capital expenditure. Individual ConsiGmaTM units can be designed, deployed and approved for commercial-scale manufacture within a year, compared with 2–3 years for traditional plants. The ability to establish smaller, cost-effective and resource-efficient plants increases the chance that local manufacturing sites can be established to meet regional needs and so reduce global transport requirements. GEA now has more than 47 full continuous OSD manufacturing installations operational worldwide.
Dank der ConsiGmaTM-Technologie von GEA erhielt Vertex Pharmaceuticals im Jahr 2015 als erstes Pharmaunternehmen überhaupt die FDA-Zulassung für ein Arzneimittel, das auf einer CM-Plattform entwickelt und in industriellem Maßstab gefertigt wird. Die miniaturisierte, mobile ConsiGmaTM 25 von GEA ist die Grundlage eines bahnbrechenden, preisgekrönten Gemeinschaftsprojekts, nämlich der Entwicklung von PCMM-Lösungen (Portable, Continuous, Miniature, Modular) der nächsten Generation für die Pharmaindustrie, an dem Pfizer, G-CON, GEA und seit kurzem auch GSK beteiligt sind. Solche Minifabriken für die Arzneimittelfertigung können ganz nach Bedarf in jeder Größe überall auf der Welt eingerichtet werden, sofern eine grundlegende Versorgungsinfrastruktur zur Verfügung steht. Ist kein Bedarf mehr vorhanden, lassen sie sich abbauen, transportieren und andernorts wieder aufbauen.
Noch 2011 konstatierte Dr. Janet Woodcock, Direktorin des Center for Drug Evaluation & Research der FDA: „Fertigungsfachleute der 1950er Jahre würden die pharmazeutischen Produktionsprozesse von heute spontan wiedererkennen.“ Heute, nur wenige Jahre später, haben stetige Innovationen in den theoretischen und praktischen Aspekten der industriellen Fertigungstechnologie in Verbindung mit dem starken Interesse der Pharmaindustrie an schnelleren, agileren Prozessen einen rasanten Modernisierungsprozess in Gang gebracht. Dies verspricht weltweit mehr Arzneimittelsicherheit, kostengünstigere Medikamente und besseren Zugang zur Versorgung mit Medikamenten.
Dazu H. McCoy Knight, VP North America bei GEA APC Pharma: „Dank QbD dauert der Produktionszyklus für Arzneimittel – vom Wirkstoff bis zum marktfähigen Produkt – jetzt Stunden statt Wochen. Die unübersehbaren Vorteile der ConsiGmaTM-Technologie erleichtern den Wechsel zur kontinuierlichen Produktion und tragen zu höherer Arzneimittelqualität und -sicherheit, Abfallvermeidung und geringerer Umweltbelastung durch die Pharmaindustrie bei – alles erhebliche Vorteile für den Staat, die Unternehmen und die Patienten.“
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