ระบบ TFF อัตโนมัติสามารถนำไปใช้ในสภาพแวดล้อมที่มีผลิตภัณฑ์หลากหลายได้หรือไม่?

หากคุณเคยใช้เวลาในการผลิตทางชีวภาพ การพัฒนายา หรือห้องปฏิบัติการเทคโนโลยีชีวภาพในการขยายขนาดตั้งแต่การวิจัยและพัฒนาไปจนถึงการผลิตเชิงพาณิชย์ คุณจะรู้ว่าสภาพแวดล้อมที่มีผลิตภัณฑ์หลากหลายไม่ได้เป็นเพียงความสะดวกสบายเท่านั้น แต่ยังเป็นสิ่งจำเป็นอีกด้วย โรงงานหลายแห่ง ตั้งแต่องค์กรพัฒนาตามสัญญาและการผลิต (CDMO) ไปจนถึงเทคโนโลยีชีวภาพขนาดกลาง จัดการผลิตภัณฑ์หลายอย่างควบคู่กันไป เช่น โมโนโคลนอลแอนติบอดี (mAbs) การบำบัดด้วยยีน วัคซีน และแม้แต่ผลิตภัณฑ์เพาะเลี้ยงเซลล์ ล้วนมีข้อกำหนดด้านกระบวนการที่แตกต่างกันอย่างมากมาย นั่นคือที่มาของการกรองการไหลในแนวสัมผัส (TFF) TFF เป็นตัวช่วยสำหรับการประมวลผลขั้นปลายน้ำ ซึ่งใช้สำหรับความเข้มข้น การแลกเปลี่ยนบัฟเฟอร์ และการชี้แจง แต่คำถามที่ฉันได้ยินมากที่สุดจากผู้จัดการสิ่งอำนวยความสะดวกคือ: ระบบ TFF อัตโนมัติสามารถคงอยู่ในสภาพแวดล้อมที่มีหลายผลิตภัณฑ์ได้หรือไม่

ในฐานะซัพพลายเออร์ของระบบ TFF ฉันได้เฝ้าดูโดยตรงว่าการตั้งค่า TFF ด้วยตนเองพยายามดิ้นรนเพื่อให้ทันกับความต้องการของเวิร์กโฟลว์หลายผลิตภัณฑ์—ความแปรปรวนแบบแบตต่อแบตช์ เวลาการเปลี่ยนแปลงที่ยาวนาน และความเสี่ยงสูงของการปนเปื้อนข้าม เมื่อเราเปิดตัวระบบ TFF อัตโนมัติ เราได้สร้างขึ้นมาอย่างชัดเจนเพื่อแก้ไขปัญหาเหล่านั้น แต่ฉันต้องการเจาะลึกลงไปว่าเทคโนโลยีนี้มีประโยชน์สำหรับทีมที่ต้องจัดการกับผลิตภัณฑ์หลายอย่างอย่างแท้จริงหรือไม่ เรามาแจกแจงวิทยาศาสตร์ แอปพลิเคชันในโลกแห่งความเป็นจริง และข้อพิสูจน์ว่า TFF แบบอัตโนมัตินั้นสามารถรองรับสภาพแวดล้อมที่มีหลายผลิตภัณฑ์ได้อย่างยืดหยุ่นมากกว่า

ก่อนอื่น เรามาทำความเข้าใจว่าทำไม TFF หลายผลิตภัณฑ์จึงยุ่งยากมาก ผลิตภัณฑ์ทุกชิ้นมีลักษณะเฉพาะตัว: mAbs ต้องการการตัดน้ำหนักโมเลกุล (MWCO) ที่แน่นหนาเพื่อความเข้มข้นและการแลกเปลี่ยนบัฟเฟอร์อย่างอ่อนโยน พาหะของไวรัสต้องการแรงเฉือนต่ำเพื่อรักษาความสมบูรณ์ และการเพาะเลี้ยงเซลล์ต้องการการชี้แจงที่มีประสิทธิภาพโดยไม่ทำให้เยื่ออุดตัน การตั้งค่า TFF ด้วยตนเองอาศัยผู้ปฏิบัติงานในการปรับอัตราการไหล ความดันเมมเบรน (TMP) และปริมาตรไดฟิลเตรชัน (DF) ระหว่างแบตช์ ซึ่งเป็นกระบวนการที่ช้า ไม่สอดคล้องกัน และมีแนวโน้มที่จะเกิดข้อผิดพลาดจากมนุษย์ สำหรับโรงงานที่มีผลิตภัณฑ์มากกว่า 10 รายการต่อเดือน ส่งผลให้ต้องขยายเวลาการเปลี่ยนแปลง ซึ่งจะกินกำลังการผลิตและเพิ่มต้นทุน การปนเปื้อนข้ามเป็นความเสี่ยงที่สำคัญอีกประการหนึ่ง: ผลิตภัณฑ์ตกค้างจากชุดก่อนหน้าที่เหลืออยู่ในท่อหรือตัวกรองสามารถทำลายผลิตภัณฑ์ถัดไปที่มีมูลค่าสูง ทำให้เกิดการทำงานซ้ำที่มีค่าใช้จ่ายสูงหรือเกิดความล่าช้าด้านกฎระเบียบ

นี่คือจุดที่ระบบอัตโนมัติเข้ามา ระบบ TFF อัตโนมัติสร้างมาตรฐานให้กับพารามิเตอร์กระบวนการ กำจัดการปรับเปลี่ยนด้วยตนเอง และผสานรวมโปรโตคอล clean-in-place (CIP) และ Steam-in-place (SIP) ที่มีความสำคัญสำหรับการดำเนินงานหลายผลิตภัณฑ์ แต่มาเจาะจงเกี่ยวกับคุณลักษณะทางเทคนิคที่ทำให้งานนี้ได้ผล เนื่องจาก "ระบบอัตโนมัติ" เป็นคำที่กว้าง ตัวอย่างเช่น ระบบ TFF อัตโนมัติของเราได้รับการออกแบบด้วยการกำหนดค่าแบบโมดูลาร์ที่ช่วยให้ทีมสลับตัวกรอง ปรับเส้นทางการไหล และปรับแต่งตรรกะกระบวนการสำหรับผลิตภัณฑ์ต่างๆ ได้อย่างรวดเร็ว ไม่ใช่ยูนิตขนาดเดียวที่เหมาะกับทุกคน เป็นแพลตฟอร์มที่ยืดหยุ่นซึ่งปรับให้เข้ากับผลิตภัณฑ์ของคุณ ไม่ใช่อย่างอื่น

ยกตัวอย่างเช่น ความเข้ากันได้ของเมมเบรน การใช้งาน TFF ที่แตกต่างกันใช้เมมเบรนประเภทและขนาดที่แตกต่างกัน: การกรองแบบไมโครฟิลเตรชัน (MF) สำหรับการทำให้เซลล์กระจ่างใส, การกรองแบบอัลตราฟิลเตรชัน (UF) สำหรับความเข้มข้น และแม้แต่เมมเบรนแบบพิเศษสำหรับการกวาดล้างไวรัส สายของเราประกอบด้วยระบบไมโครฟิลเตรชั่น TFFตัวเลือกสำหรับผลิตภัณฑ์จากเซลล์ระบบอัลตร้าฟิลเตรชัน TFFสำหรับ mAbs และความเข้มข้นของโปรตีน และระบบ TFF ขนาดนำร่องหน่วยที่ปรับขนาดได้อย่างราบรื่นตั้งแต่การวิจัยและพัฒนาไปจนถึงการดำเนินการเชิงพาณิชย์ขนาดเล็ก ทั้งหมดนี้เข้ากันได้กับซอฟต์แวร์ควบคุมอัตโนมัติของเรา สิ่งสำคัญคือแพลตฟอร์มระบบอัตโนมัติไม่ได้ล็อคคุณให้อยู่ในเมมเบรนประเภทเดียว ช่วยให้คุณตั้งโปรแกรมสูตรกระบวนการที่ไม่ซ้ำกันสำหรับแต่ละผลิตภัณฑ์ได้ ดังนั้นเมื่อคุณเปลี่ยนจากวัคซีนไปเป็นยีนบำบัด คุณสามารถดึงสูตรที่ได้รับการตรวจสอบล่วงหน้าสำหรับแอปพลิเคชันนั้นได้โดยไม่ต้องกำหนดค่าความดัน การไหล หรือขั้นตอนการกรองไดอะฟิลเตรชันใหม่ด้วยตนเอง

ความสม่ำเสมอของกระบวนการถือเป็นชัยชนะที่ยิ่งใหญ่อีกประการหนึ่งสำหรับสภาพแวดล้อมที่มีหลายผลิตภัณฑ์ การศึกษาที่ตีพิมพ์ในความก้าวหน้าทางเทคโนโลยีชีวภาพพบว่าการดำเนินการ TFF แบบแมนนวลมีความแปรปรวนของความเข้มข้นของผลิตภัณฑ์ถึง 12% ในแต่ละชุด เทียบกับน้อยกว่า 2% ในระบบอัตโนมัติ นั่นเป็นตัวเปลี่ยนเกมเมื่อคุณใช้งานผลิตภัณฑ์หลายรายการ เนื่องจากนั่นหมายความว่าทุกชุด—ไม่ว่าจะเป็นผลิตภัณฑ์ใด—จะต้องตรงตามข้อกำหนดเฉพาะด้านกฎระเบียบ (เช่น แนวทาง ICH Q7 สำหรับการผลิตทางชีวภาพ) โดยไม่ต้องมีการทดสอบ QC เพิ่มเติม สำหรับ CDMO ที่ให้บริการลูกค้าหลายราย ความสม่ำเสมอนี้สร้างความไว้วางใจ: ลูกค้ารู้ว่าผลิตภัณฑ์ของตนจะได้รับการประมวลผลตรงตามที่ระบุไว้ทุกครั้ง แม้ว่าจะเป็นส่วนหนึ่งของตารางผลิตภัณฑ์หลายรายการที่มีงานยุ่งก็ตาม

แต่การปนเปื้อนข้ามล่ะ? นั่นเป็นข้อกังวลอันดับต้นๆ สำหรับทีมที่สลับไปมาระหว่างผลิตภัณฑ์ที่มีองค์ประกอบต่างกันมาก ระบบ TFF อัตโนมัติของเรามีวงจร CIP ในตัวที่สามารถตั้งโปรแกรมได้เต็มรูปแบบ ดังนั้นคุณจึงปรับแต่งความเข้มข้นของโซลูชัน CIP อัตราการไหล และเวลาสัมผัสตามผลิตภัณฑ์ก่อนหน้าและผลิตภัณฑ์ถัดไปได้ ตัวอย่างเช่น หากคุณประมวลผลแบตช์ mAb ที่มีไทเทอร์สูง ระบบสามารถรัน CIP 2 ชั่วโมงที่มี NaOH 0.1 M จากนั้นล้างด้วยบัฟเฟอร์ จากนั้นเตรียมสำหรับแบตช์เวคเตอร์ไวรัสที่มี CIP ที่สั้นกว่าและนุ่มนวลกว่า ซึ่งรักษาความสมบูรณ์ของแคปซิดของเวกเตอร์ เรายังนำเสนออุปกรณ์กรองการไหลแบบสัมผัสที่ยืดหยุ่นด้วยท่อแบบถอดได้รวดเร็วและตัวเรือนตัวกรองที่ช่วยลดปริมาณผลิตภัณฑ์ที่เหลืออยู่ในระบบระหว่างแบทช์ ซึ่งช่วยลดความเสี่ยงของการขนย้ายแม้ในขณะที่แปรรูปผลิตภัณฑ์ที่มีโครงสร้างคล้ายคลึงกัน

ฉันได้เห็นงานนี้โดยตรงกับลูกค้าเทคโนโลยีชีวภาพขนาดกลางที่สร้างเวกเตอร์ทั้ง mAbs และไวรัสที่เกี่ยวข้องกับอะดีโน (AAV) สำหรับการทดลองทางคลินิก ก่อนที่จะเปลี่ยนมาใช้ระบบ TFF อัตโนมัติ พวกเขาใช้เวลา 8 ชั่วโมงในการเปลี่ยนระหว่างแบตช์ โดยมีความเสี่ยง 5% ที่จะเกิดการปนเปื้อนข้ามระหว่างการทำงานของ mAb และ AAV หลังจากใช้ระบบ TFF อัตโนมัติของเรา เวลาการเปลี่ยนแปลงก็ลดลงเหลือ 90 นาที และเหตุการณ์การปนเปื้อนข้ามก็หมดไป พวกเขาบอกเราว่าขณะนี้สามารถประมวลผลชุดงานได้มากขึ้น 30% ต่อเดือน เนื่องจากพวกเขาเสียเวลาน้อยลงในการปรับเปลี่ยนด้วยตนเองและการทำงานซ้ำ นั่นคือประสิทธิภาพที่ทำให้การดำเนินงานหลายผลิตภัณฑ์เป็นไปได้

แน่นอนว่า สภาพแวดล้อมที่มีผลิตภัณฑ์หลากหลายยังรวมถึงช่วงขนาด ตั้งแต่ชุดการวิจัยและพัฒนาขนาดเล็ก (มิลลิลิตร) ไปจนถึงชุดการผลิตเชิงพาณิชย์ (หลายพันลิตร) ของเราระบบ TFF ขนาดนำร่องได้รับการออกแบบมาเพื่อสะท้อนตรรกะการควบคุมของระบบอัตโนมัติเชิงพาณิชย์ขนาดใหญ่ของเรา ดังนั้นทีมจึงไม่จำเป็นต้องตรวจสอบกระบวนการอีกครั้งเมื่อขยายขนาด นั่นเป็นสิ่งสำคัญสำหรับโรงงานที่มีผลิตภัณฑ์หลากหลายซึ่งย้ายผลิตภัณฑ์จากการวิจัยและพัฒนาไปสู่เชิงพาณิชย์ ในขณะเดียวกันก็สนับสนุนผลิตภัณฑ์ที่มีอยู่ด้วย แพลตฟอร์มอัตโนมัติช่วยให้แน่ใจว่าพารามิเตอร์กระบวนการ (เช่น TMP อัตราการไหลข้าม และปริมาตรไดฟิลเตรชัน) ยังคงสม่ำเสมอในทุกสเกล ซึ่งช่วยลดเวลาการตรวจสอบและภาระด้านกฎระเบียบ

แต่มีข้อจำกัดสำหรับ TFF อัตโนมัติใดบ้างที่สามารถจัดการได้ในการตั้งค่าหลายผลิตภัณฑ์ คำตอบสั้นๆ คือ ไม่ เมื่อระบบได้รับการออกแบบโดยมีความยืดหยุ่นเป็นแกนหลัก เราได้ทำงานร่วมกับลูกค้าที่ใช้ผลิตภัณฑ์ที่แตกต่างกันมากกว่า 15 รายการ รวมถึงวัคซีน รีคอมบิแนนท์โปรตีน และสื่อเพาะเลี้ยงเซลล์ ทั้งหมดนี้บนแพลตฟอร์ม TFF อัตโนมัติเดียวกัน สิ่งสำคัญคือระบบไม่ได้เป็นเพียงระบบอัตโนมัติเท่านั้น แต่ยังเป็นแบบโมดูลาร์ด้วยซอฟต์แวร์ที่อัปเดตได้ง่าย และประมวลผลส่วนประกอบต่างๆ ที่สามารถเปลี่ยนออกได้อย่างรวดเร็ว ระบบอัตโนมัติรุ่นใหม่บางระบบยังผสานรวมกับ LIMS (ระบบการจัดการข้อมูลห้องปฏิบัติการ) ทั่วทั้งโรงงานเพื่อดึงข้อกำหนดเฉพาะของแบทช์โดยอัตโนมัติ ดังนั้นผู้ปฏิบัติงานจึงไม่จำเป็นต้องป้อนพารามิเตอร์ด้วยตนเอง ซึ่งช่วยลดความเสี่ยงของข้อผิดพลาดของมนุษย์มากยิ่งขึ้น

ความเข้าใจผิดที่พบบ่อยประการหนึ่งคือระบบ TFF อัตโนมัติมีราคาแพงเกินไปสำหรับโรงงานผลิตหลายผลิตภัณฑ์ขนาดเล็ก แต่เมื่อคุณคำนึงถึงการประหยัดต้นทุนจากเวลาการเปลี่ยนแปลงที่ลดลง ต้นทุนแรงงานที่ลดลง การทำงานซ้ำน้อยลง และความเสี่ยงที่ลดลงจากการลงโทษตามกฎระเบียบ ROI มักจะเกิดขึ้นภายใน 18–24 เดือน สำหรับโรงงานที่ขยายขนาดอย่างรวดเร็วหรือขยายไปป์ไลน์ผลิตภัณฑ์ ความยืดหยุ่นของระบบ TFF อัตโนมัติหมายความว่าพวกเขาไม่จำเป็นต้องลงทุนในระบบ TFF แยกกันสำหรับแต่ละสายผลิตภัณฑ์ ซึ่งช่วยประหยัดรายจ่ายฝ่ายทุนและพื้นที่บนพื้น ซึ่งเป็นข้อจำกัดใหญ่สองประการสำหรับห้องปฏิบัติการเทคโนโลยีชีวภาพและโรงงานผลิตหลายแห่ง

อีกประเด็นที่ต้องพิจารณาคือการปฏิบัติตามกฎระเบียบ หน่วยงานต่างๆ เช่น FDA และ EMA มีการตรวจสอบสภาพแวดล้อมที่มีผลิตภัณฑ์หลากหลายอย่างเข้มงวด ซึ่งจำเป็นต้องมีเอกสารที่ชัดเจนของทุกขั้นตอนของกระบวนการ ระบบ TFF แบบอัตโนมัติจะบันทึกพารามิเตอร์ทั้งหมดโดยอัตโนมัติ เช่น TMP, อัตราการไหล, ปริมาตรไดฟิลเทรตชัน, รอบ CIP เพื่อสร้างเส้นทางที่สมบูรณ์และตรวจสอบได้ นั่นเป็นข้อได้เปรียบอย่างมากเหนือการตั้งค่าด้วยตนเอง โดยที่ผู้ปฏิบัติงานต้องบันทึกข้อมูลด้วยตนเอง ซึ่งมีแนวโน้มที่จะเกิดข้อผิดพลาดและช่องว่างได้ สำหรับโรงงานที่จัดเตรียมการตรวจสอบ เอกสารระดับนี้สามารถสร้างความแตกต่างระหว่างการตรวจสอบที่ราบรื่นและความล่าช้าที่มีค่าใช้จ่ายสูง

เรามาพูดถึงประสิทธิภาพในโลกแห่งความเป็นจริงด้วยตัวอย่างที่แตกต่างออกไป นั่นคือ CDMO ที่เชี่ยวชาญด้านการผลิตไวรัสเวกเตอร์สำหรับการบำบัดด้วยยีน ผลิตภัณฑ์เหล่านี้มีมูลค่าสูง (แต่ละชุดมีมูลค่าหลายล้านดอลลาร์) และต้องใช้การประมวลผลที่อ่อนโยนมากเพื่อรักษาความสมบูรณ์ของไวรัส ก่อนระบบอัตโนมัติ พวกเขากำลังเผชิญกับผลผลิตชุดที่ต่ำเนื่องจากแรงเฉือนสูงจากการปรับปั๊มด้วยตนเอง และระยะเวลาในการประมวลผลที่ยาวนาน หลังจากเปลี่ยนมาเป็นของเราระบบอัลตร้าฟิลเตรชัน TFFด้วยการควบคุมแรงเฉือนแบบอัตโนมัติ ผลลัพธ์ของไวรัลเวคเตอร์เพิ่มขึ้น 22% และเวลาการประมวลผลลดลง 35% ตอนนี้พวกเขาใช้งานผลิตภัณฑ์ไวรัลเวคเตอร์ที่แตกต่างกัน 8 รายการบนแพลตฟอร์มอัตโนมัติเดียวกัน โดยการเปลี่ยนแปลงใช้เวลาน้อยกว่าหนึ่งชั่วโมง ซึ่งเป็นสิ่งที่คงเป็นไปไม่ได้ด้วย TFF แบบแมนนวล

ดังนั้น เมื่อรวมทั้งหมดนี้เข้าด้วยกัน: ระบบ TFF อัตโนมัติไม่ได้เป็นเพียงเครื่องมือสำหรับโรงงานผลิตผลิตภัณฑ์เดียว แต่เป็นโซลูชันที่ออกแบบมาเพื่อแก้ปัญหาความท้าทายเฉพาะตัวของสภาพแวดล้อมที่มีผลิตภัณฑ์หลายรายการ โดยจะกำหนดมาตรฐานความสม่ำเสมอของกระบวนการ ลดเวลาการเปลี่ยนแปลง ลดการปนเปื้อนข้าม รองรับเมมเบรนหลายประเภทและขนาด และจัดเตรียมเอกสารที่ตรวจสอบได้ซึ่งจำเป็นสำหรับการปฏิบัติตามกฎระเบียบ สิ่งสำคัญคือการเลือกระบบที่สร้างขึ้นโดยมีความยืดหยุ่นเป็นแกนหลัก ไม่ใช่แค่ระบบอัตโนมัติเพื่อประโยชน์ของระบบอัตโนมัติเท่านั้น

หากคุณกำลังจัดการโรงงานที่มีผลิตภัณฑ์หลากหลายและเบื่อกับปัญหาคอขวด ความแปรปรวน และความเสี่ยงที่มาพร้อมกับ TFF แบบแมนนวล ฉันขอแนะนำให้คุณดูโซลูชัน TFF อัตโนมัติที่ออกแบบมาเพื่อความต้องการของคุณโดยเฉพาะ ไม่ว่าคุณจะทำงานใน R&D ขนาดเล็ก ชุดนำร่อง หรือการผลิตเชิงพาณิชย์ ระบบ TFF อัตโนมัติที่ยืดหยุ่นสามารถช่วยให้คุณเพิ่มปริมาณงาน ลดต้นทุน และปรับขนาดไปป์ไลน์ผลิตภัณฑ์ของคุณได้โดยไม่ต้องปวดหัวกับการตั้งค่า TFF แบบดั้งเดิม

หากต้องการเรียนรู้เพิ่มเติมว่าระบบ TFF อัตโนมัติสามารถรองรับการดำเนินงานหลายผลิตภัณฑ์ของคุณได้อย่างไร โปรดติดต่อเพื่อนัดหมายคำปรึกษาและดูการทำงานของระบบของเรา เราพร้อมช่วยคุณค้นหาโซลูชันที่เหมาะสมสำหรับผลิตภัณฑ์และความต้องการด้านขั้นตอนการทำงานเฉพาะของคุณ

อ้างอิง

1. Ratledge, C. , และ Kristiansen, B. (2001) เทคโนโลยีชีวภาพ: บทความที่ครอบคลุม เล่มที่ 10: กระบวนการทางชีวภาพ ไวลีย์-แบล็คเวลล์.
2. ท็อดด์, พี. และริกส์, ซี. (2007) ระบบอัตโนมัติในการประมวลผลชีวเภสัชภัณฑ์: ประโยชน์และแนวทางปฏิบัติที่ดีที่สุดวารสารนวัตกรรมเภสัชกรรม, 2(3), 167–175.
3. แม่. (2018) แนวปฏิบัติการผลิตผลิตภัณฑ์ยาต่อเนื่องเพื่อการใช้งานของมนุษย์. สำนักงานยาแห่งยุโรป
4. ลิดเดลล์ เจเอ็ม (2001) การกรองการไหลแบบสัมผัสสำหรับการใช้งานเทคโนโลยีชีวภาพความก้าวหน้าทางเทคโนโลยีชีวภาพ, 19(2), 127–157.