바이오의약품 제조의 다운스트림 프로세스를 최적화하기 위한 주요 팁

수지부터 완충제, 일회용 기술까지 – 다운스트림 프로세스를 개선할 수 있는 많은 기회가 있습니다

Nandu Deorkar, 오정민, Pranav Vengsarkar, Jonathan Fura | 2023년 4월 5일 | 6분 읽기 | 현실적인

세포 및 유전자 치료법을 포함한 신흥 치료법은 흥미롭고 확실히 파이프라인을 확장하기 시작하고 있습니다. 단일클론 항체는 여전히 바이오제약 분야를 지배하고 있습니다. 연구에 따르면 항체 치료제의 임상 파이프라인이 지난 1년 동안 30% 증가한 것으로 나타났습니다(1)(COVID-19 항체 치료제 제외). 이는 이러한 치료제의 중요성과 효율적인 생산의 필요성을 강조합니다.

mAb 생산 비용의 60~80%가 다운스트림 처리에 기인할 수 있다는 점을 고려하면(2), 다운스트림 병목 현상을 제거하고 수율을 개선하는 것은 특히 수요가 증가하는 가운데 mAb 제조업체의 중요한 우선순위가 될 것입니다. 아래에서는 몇 가지 제안 사항을 제시합니다.

포획 단계에서 단백질 A는 가장 널리 사용되는 수지입니다. 단백질 A는 표준 정제 공정으로 구현하기 간단하며 강력한 규제 기록을 보유하고 있습니다(3). 그러나 수지 비용이 상당하므로 비용과 효율성을 최대화하기 위해 공정을 최적화하는 것이 중요합니다. 공정 최적화에서 주요 고려 사항은 전체 단백질 A 성능에서 동적 결합 용량(DBC)이 수행하는 역할을 이해하는 것입니다. DBC가 더 높은 수지를 사용하면 컬럼 크기를 유지하고 시설 수정을 최소화하면서 캡처 단계 생산성을 향상시킬 수 있습니다. 특히 고역가 세포 배양 공정의 경우 더욱 그렇습니다.

요점을 입증하기 위해 BioSolve 소프트웨어를 사용하여 시뮬레이션을 수행하여 2000L 바이오리액터 배치에 필요한 결합/용출 주기 수, 처리 시간 및 완충액 부피를 계산했습니다. 우리는 DBC 범위가 30g/L~65g/L인 세 가지 모델 수지를 살펴보았습니다. 계산에 대한 가정은 표 1에 요약되어 있습니다. 우리는 역가 값이 5g/L인 2000L 세포 배양 반응기에 대해 컬럼 크기를 68.6L로 유지했습니다. 배치당 필요한 사이클 수와 공정 시간을 기준으로 공정 생산성을 평가했습니다.

표 1. 시뮬레이션 프로세스 매개변수

우리는 무엇을 찾았나요? DBC 수지가 높을수록 사이클 수와 총 다운스트림 처리 시간이 크게 줄어듭니다(표 2 및 그림 1 참조). 특히, 사이클 수를 줄이면 운영 위험과 인건비 및 소모품에 대한 사이클당 비용도 줄일 수 있습니다.

표 2.

마찬가지로, 완충제 소비량이 적으면 원자재 비용이 줄어들 뿐만 아니라 완충제 준비 시간, 완충 탱크 크기 및 준비 방법도 줄어듭니다. 우리 모델에서 Resin C는 Resin A와 B에 비해 각각 약 40%와 30%까지 총 버퍼 소비를 줄였습니다.

자체적으로 버퍼를 생성하는 것은 대량 제조에 적합한 잘 확립된 방법이지만, 버퍼 준비에는 WFI(주입수)와 같은 유틸리티 및 자원이 포함되는 경우가 많으며 이는 청정 시스템과 같은 다른 시스템의 수요로 인해 제한될 수 있습니다. - 현장 또는 기타 공정 라인. 또한 전체 다운스트림 정제 공정에 필요한 완충액의 수와 양이 너무 많아 생산 일정 요구 사항을 충족하려는 완충액 준비 팀에 일정 문제가 발생할 수 있습니다. 이러한 작업에는 원자재를 사용하기 전에 보관하기 위한 창고 공간, 원자재의 계량 및 분배 영역, 준비된 솔루션을 저장할 공간(종종 복도에 보관되는 경우가 있음) 등 상당한 인프라가 필요하므로 완충 솔루션 요구 사항이 줄어들면 추가적인 유연성이 제공됩니다. 공간 부족. 또한 스테인리스 스틸 탱크 자체는 시설에서 상당한 공간을 차지할 수 있으며 일반적으로 사용되는 버퍼의 부식성 특성과 높은 염화물 함량으로 인해 부식 문제가 자주 발생합니다.

일회용 기술의 새로운 발전으로 완충액 준비 방법에 유연성이 추가되어 중소 규모 시설에서 완충액 준비를 위해 일회용 탱크로 이동할 수 있게 되었습니다. 이를 통해 버퍼 준비 시 전환 속도가 빨라지고 제조 공정에서 시간과 비용이 모두 절약됩니다(4). 일회용 유체 취급 시스템은 병목 현상을 줄이는 데 도움이 될 수 있으며, 특히 적절한 폐쇄형 제조 시스템이 부족하여 다운스트림 처리가 느려지는 경우가 많은 세포 치료 제조에서 병목 현상을 줄이는 데 도움이 될 수 있습니다. 이용 가능한 폐쇄형 자동화 시스템은 대량의 동종 세포 치료법에 적합하지 않은 경우가 많습니다. 바이오 제조업체가 일회용 장비를 사용하는 경우 다중 소스 공급망을 갖춘 평판이 좋은 공급업체가 중단을 방지하는 데 중요합니다.