Los biorreactores de perfusión continua se han empleado durante décadas para la fabricación comercial de productos biológicos. En estos sistemas “híbridos”, el biorreactor equipado con un dispositivo de retención celular es la única operación continua de la unidad. La parte posterior del proceso consiste en varias operaciones de unidad de lote. Si bien se han acumulado conocimientos significativos con la operación continua del biorreactor a lo largo de los años, la experiencia con las operaciones continuas en el proceso es limitada. Debido a los diferentes niveles de madurez, las necesidades tecnológicas para el desarrollo ascendente y descendente son bastante diferentes.
Se espera que la evolución de la tecnología en un sistema ascendente continuo sea incremental dentro de la arquitectura de proceso existente. La configuración del dispositivo de retención de células de biorreactor establecido ofrece ventajas significativas, y probablemente seguirá siendo conceptualmente la misma. Sin embargo, las mejoras en este marco son necesarias para alcanzar todo el potencial de la plataforma continua. Estos incluyen el desarrollo de líneas celulares robustas y estables que mantienen una alta productividad durante períodos prolongados (por ejemplo, 2-3 meses), el diseño de formulaciones de medios para soportar una alta densidad celular (por ejemplo, capaz de soportar> 50e6 células / ml en perfusión tasa de 1-2 vol / día del reactor), así como la optimización de las condiciones del biorreactor para proporcionar la alta densidad celular a una alta viabilidad y una tasa de crecimiento positiva. Es necesario desarrollar y optimizar varias tecnologías habilitantes, como control automático de la densidad celular, oxigenación y ventilación eficientes, control de espuma, etc. Ya se ha demostrado la operación del biorreactor en densidades celulares superiores a 100e6 células / ml.
, lograr estos objetivos a escala industrial dentro de la infraestructura tecnológica continua ascendente es un objetivo realista a corto plazo.
La situación actual con aguas abajo es bastante diferente, ya que hay una experiencia limitada con la purificación continua de proteínas, especialmente a escala de fabricación. Hasta hace poco, el equipo para operaciones continuas de purificación de proteínas no estaba disponible. Hoy en día, varios fabricantes de equipos ofrecen sistemas de cromatografía continua a pequeña escala y a escala piloto (Novasep, Pompey, Francia; Tarpon, Worcester, MA; Semba, Madison, WI; GE Healthcare, Piscataway, NJ; Knauer, Berlín, Alemania; ChromaCon , Zurich, Suiza). Como estos sistemas son nuevos, su adopción por parte de la comunidad de biotecnología como herramientas de rutina llevará tiempo evaluar, validar e implementar. Se necesita acumular experiencia significativa en la ampliación del proceso antes de su adopción a escala completa. La mayoría de las operaciones unitarias emplean tecnología de columnas múltiples que utiliza una lógica de conmutación basada en tiempo o UV que permite que el sistema procese automáticamente el flujo continuo. También se pueden considerar otras tecnologías menos maduras, como la cromatografía anular o la cromatografía tangencial en contracorriente continua.
Además de los pasos de la cromatografía, se necesitan nuevas operaciones de la unidad aguas abajo, como inactivación / eliminación viral continua y UF / DF, entre otros. Un requisito de diseño importante para todas las operaciones de unidades aguas abajo continuas es su capacidad para operar durante períodos prolongados en condiciones estrictas de control de cargas biológicas.
Una lección importante del desarrollo de procesos continuos en productos farmacéuticos y otras industrias es que no se convierte un proceso por lotes en continuo simplemente conectando el equipo por lotes existente, sino más bien mediante el diseño de nuevas operaciones y procesos de unidades de propósito específico. Esto coloca una fuerte dependencia de los proveedores de tecnología. Debe existir un amplio respaldo de los proveedores de tecnología, quienes deben desarrollar el equipo adecuado para el procesamiento continuo comercial.
Estandarización de la arquitectura de proceso descendente
Desafíos adicionales surgen con la estandarización de la arquitectura de proceso descendente. Si bien la purificación de mAb está relativamente bien definida (por ejemplo, captura de proteína A), este no es el caso con moléculas que no son de mAb. Los trenes de purificación por lotes varían significativamente en número y tipo de columnas de cromatografía, métodos de inactivación viral, despliegue de pasos de membrana y formulación final. Una posible vía hacia el desarrollo de una arquitectura corriente abajo universal es el diseño racional de ligandos altamente específicos para la etapa de captura análoga a la proteína A en la purificación de mAb. Si bien hasta ahora este enfoque ha sido desafiante, la disponibilidad de tales ligandos sólidos y específicos ayudará a estandarizar las operaciones restantes de la unidad aguas abajo, idealmente utilizando no más de tres pasos cromatográficos.
Como las operaciones unitarias continuas de downstream se encuentran en una fase relativamente temprana de desarrollo, se puede esperar primero que se establezcan versiones híbridas antes de que surjan sistemas de producción totalmente continuos. En estos sistemas, la parte continua puede incluir un biorreactor de perfusión integrado con una etapa de captura continua. A medida que la experiencia crece y se desarrollan nuevas tecnologías habilitadoras, las operaciones subsiguientes de unidades descendentes se pueden convertir en continuas e integradas en el sistema.
