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1、层析工艺验证 简介层析验证的先决条件工艺风险评估原材料工艺特性研究分析方法微生物负载和内毒素控制研发和特性研究文件层析柱工艺验证一致性批次 生产规模验证小规模验证研究验证文件后验证活动持续监测和维护变更控制 目录 定义 层析工艺验证是证明层析柱分离工艺能始终如一的按照批准的方案 既定的操作参数执行 简介 简介 以上是理想状态 不同项目的活动和顺序是可变的 简介 工艺风险评估工艺开发和特性研究的早期阶段 风险评估可将资源集中在最有可能对产品质量带来风险的操作参数或杂质 工艺开发和特性研究的后期阶段 风险评估促使工作有条不紊 规模放大 回顾所有操作参数和范围 评估和确认潜在风险 识别缺失数据 风险
2、评估结果可能指出需要额外的特性研究 工艺开发和特性研究完成后 关键步骤过程控制知识建立后 识别和分级潜在工艺风险 必要情况下 可开发一个降低风险的措施 层析验证先决条件 原材料建立原材料质量标准和供应商变更控制程序 正式工艺验证之前 原材料应经过确认 层析填料有一些独特因素 通常是单一来源 很少有备用填料能执行同一功能 没有法定标准 对工艺结果有极高的影响 层析不应采用动物源性的原材料 层析验证先决条件 工艺特性研究目的 建立工艺知识 包括可接受范围 设计空间 失败边缘 工艺特性研究要获取设定范围内的工艺操作参数 输入 是如何影响工艺性能 输出 的 据此鉴定关键操作参数 定义目标设定点和可接受
3、范围 工艺特性研究主要采用小规模研究 通过各种统计学方法设计实验 以更少的实验获得更多的数据 层析验证先决条件 工艺特性研究在项目开发的早期阶段 如临床I期前 可以只开发层析步骤 不定义最佳操作范围 当产品即将获得许可 再来优化生产的操作参数 特性研究的基础 设备和设施的能力 已开发的工艺 理论知识 以往经验 供应商建议 文献 生产历史 层析验证先决条件 工艺特性研究特性研究应集中于影响层析性能的参数 例如 在离子交换操作 应评估上样蛋白的pH和离子强度 冲洗和洗脱条件 上样载量的影响 其他运行参数的范围 例如 温度 装柱情况 或清洗条件 可能对工艺性能的影响较小 它们也应进行测试 以建立一个
4、稳定的工艺 层析验证先决条件 工艺特性研究最终选定的范围应该跨越设备的已知变化和偏离 参数的相互作用 可能会对性能产生多因素的影响 使用实验设计 DOE 方法可进行有效地测试 层析验证先决条件 小规模模型如何证明小规模和生产规模的等效性 通常通过在既定参数下多次运行并比较结果来实现 评估影响工艺一致性的参数 如收率 洗脱图谱 洗脱体积和 或保留时间评估代表产品质量的参数 如样品纯度 工艺相关和宿主细胞相关杂质的水平 层析验证先决条件 层析验证先决条件 举例 疏水层析 小规模和生产规模输入参数比较 操作参数的识别和分级为了建立低风险的工艺控制策略并将验证集中于保持产品质量 把操作参数分为四类 层
5、析验证先决条件 层析验证先决条件 工艺稳健性定义 工艺稳健性是指工艺在一个较宽的操作范围下 能始终如一且可靠地生产出符合预定指标的产品 一个稳健的纯化工艺不受内源性变化的影响 层析验证先决条件 内源性变化由于细胞培养 发酵的生物差异 原料会变化 这会导致产品效价 质量和宿主细胞杂质水平 或工艺相关杂质 细胞培养基成分 等的变化 样品长时间存放也会导致产品变化 围绕设定点波动的动态工艺控制也会带来变化 在极端条件下 由特性研究确定 运行 结果会有极大差异 层析验证先决条件 在定义工艺设计空间时 要考虑以下几点 原料差异性工艺差异性工艺相关杂质最差情况工艺能力 层析验证先决条件 原料差异性 为了有
6、效的评估正常发酵 细胞培养差异性 效价 产品变异 宿主细胞杂质 工艺相关杂质 粘度 的影响 可能的话要测试多批原料 层析验证先决条件 工艺差异性 一些工艺条件和保存时间会影响产品质量 例如 蛋白A采用亲和层析 低pH洗脱可能会导致样品发生聚合 或是离子交换层析时高pH可能会导致样品大量脱氨化 在这两种情况中 必须证明在保存期限内 下游工艺步骤可以将这些变异体降低至可接受水平 层析验证先决条件 工艺相关杂质 工艺相关杂质可能来自发酵 比如核酸 抗生素 或来自下游工艺 比如蛋白A配基脱落 缓冲液组分 检测这些组分的去除 要采用上述研究的物料 另外 还可以进行掺标研究 特别是分析方法不适用或不够灵敏
7、时 层析验证先决条件 最差情况工艺能力 指在正常操作范围内处理极端原料 或者在最宽的可接受范围内处理正常原料 层析验证先决条件 分析方法纯化的目的是去除工艺相关杂质 产品相关杂质和污染物 因此在层析验证研究中使用的分析方法应当能够可靠的检测和定量这些物质在不同缓冲体系中的预期范围 要适当控制这些方法以保证结果可靠 用于特定时期的分析方法 比如验证研究 应证明它们适用于预期目的 比如灵敏度 线性 精度 准确度 来确认 用于日常检测的分析方法也应验证 层析验证先决条件 微生物负载和内毒素控制层析步骤一般不在无菌条件下进行 因此必须适当控制微生物负载 在选择填料 清洗液 保存条件和工艺设备时 必须考
8、虑生物负载控制 一旦有微生物 比如芽孢子类细菌 繁殖 填料将很难消毒 因此工艺设计时要避免引入微生物污染 这是很重要的 额外的控制并不少见 层析验证先决条件 微生物负载和内毒素控制通常 柱子使用后经消毒再用抑菌剂保存 产品和平衡液的制备和储存应尽量减少微生物的引入 层析系统的设计应有助于生物负载控制 比如 必须避免不必要的仪表 阀门和死体积 在工艺开发时 必须确定有效的柱子消毒程序 在生产规模一致性批次时进行确认 并且在日常工艺中监测 层析验证先决条件 研发和特性研究文件经批准的研究文件是工艺验证方案的基础 研发和特性研究活动应该按照公司的政策进行记录 审核 批准 这些文档必须全部都能追溯到原
9、始数据 转让文件 比如从研发者转让给商业操作者 可以参考这些信息 研究报告必须总结早期研究成果并描述工艺原理 这些研究可作为工艺特性研究的出发点 工艺特性研究要按照质量部依据公司政策批准的方案执行 层析验证先决条件 验证研究的规模 层析柱工艺验证 当有类似设备或步骤 大部分公司会根据单元操作进行验证 另一种方法是依据前验证的数据进行模块化验证 每个单元操作都应该单独考虑 设计验证研究时 要考虑每个单元操作的功能 层析柱工艺验证 一致性批次 生产规模验证在一致性批次研究开始前 要建立有操作参数的批生产记录并通过批准 这些操作参数来源于研发实验 特性研究以及早期的临床生产经验 一致性批次生产的指标
10、和范围通常和商业化批次一样 他们的主要目的是 在生产环境下 工艺符合可接受标准 一致性批次生产时 取样和分析都要在验证方案中定义 数据要记录 在报告中分析 并与可接受标准进行比较 验证报告也要分析偏差 以及和验证方案或批生产记录不符合的地方 层析柱工艺验证 一致性批次通常要进行以下研究 操作参数控制层析柱性能控制杂质去除微生物负载和内毒素控制层析柱清洗和再生保存 层析柱工艺验证 操作参数的控制一致性批次生产时 操作参数要在设定点运行而且要确认它们始终在各自规定的范围内 通常 操作范围窄的设备需要更精细的控制和监测程序 在工艺的所有阶段都要评价柱层析的参数 平衡 上样 冲洗 洗脱 再生 清洗和保
11、存 层析柱工艺验证 操作参数的控制建立层析柱时 部分参数就确定了 比如柱高 柱体积和各类填料的柱效 层析操作时通常还要监测其它的参数 包括流速 保留时间 操作压力 过柱的溶液体积 PH 电导 温度以及工艺时间 例如 采用在线检测来分段收集样品 决定哪部分样品要收集的标准通常是关键操作参数 并非所有参数都与工艺直接相关 比如说最大操作压力通常受制于层析柱 层析柱工艺验证 操作参数的控制下游操作通常要使用各种溶液如工艺缓冲液 病毒灭活溶液和层析柱再生 消毒溶液 溶液参数如PH和电导在制备和保存时可能会变化 但是在使用期间都应该保持在可接受范围内 溶液必须按照批生产记录进行配制并有适当的过程控制 层
12、析柱工艺验证 操作参数的控制提前配制浓缩液 再通过计量泵或比例调节阀来稀释 会使工艺更加复杂且需要额外的监测 梯度洗脱工艺 在柱前或混合器后通常有额外的传感器来反馈控制 如UV pH 电导率 或近红外光谱水平 若工艺要求偏离室温操作 需要监测热交换器两端或中间体储罐的温度 层析柱工艺验证 层析柱性能监测一致性批次生产比日常生产需要更多的监测和取样 层析柱性能通过分析输出参数来监测的 如色谱图 运行记录 完整步骤的确认 收率 以此来保证产品质量和杂质水平在可接受的范围内 层析柱工艺验证 层析柱性能监测层析用于各种分离 每个分离都应取样分析 证明该步的目的已达到 分析应能证明产品和杂质按照预期进行
13、分离 这对于那些影响最终产品安全性 效价和效力的特定杂质特别重要 因此要证明这些杂质能始终如一地被去除 层析柱工艺验证 层析柱性能监测一般认为回顾色谱图是定性 要争取将峰形比较定量化 可以分析几个特征 如保留时间 或体积 峰面积 要在检测器的线性范围内 和峰对称性 穿透上样法测柱效是一个准确且灵敏的工具 用于监测层析柱性能和填料完整性 此外 色谱图出现的任何异常变化都要记录和调查 如峰 谷 双肩的数量和形状 目的是发现和识别层析文件不符常规的地方 由于变化会受到诸如原料等的影响 因此在评价色谱图时要比较定性和定量限度 层析柱工艺验证 杂质去除一致性批次验证要证明杂质 如宿主细胞蛋白 DNA 去
14、除到预期水平具有重现性 选择研究杂质要依据研发时定义的该步骤的目的 且要满足与生产规模一样的标准 层析柱工艺验证 微生物负载和内毒素控制验证期间 微生物负载和内毒素控制要通过测试每一柱的样品来证明 验证期间的微生物负载和内毒素控制反应层析工艺所用清洗液和保存液的效力 也反应商业设备的清洗和消毒效力 日常生产要设置控制限 或过程控制 层析柱工艺验证 小规模验证研究小规模验证研究包括不能采用生产规模的研究 如病毒去除验证 或不希望采用生产规模的研究 如填料寿命研究 这些研究可以在生产规模研究的前 中 后进行 层析柱工艺验证 病毒去除研究病毒去除研究应证明层析步骤去除和灭活病毒的能力 由于生产设备不
15、适合引入病毒 病毒去除研究采用能代表生产工艺的小规模模型 生产工艺的病毒去除研究 连同原料筛选和适当的产品测试 保证从产品传递到患者的病毒下降到安全水平 迄今为止 还没有来源于细胞系的生物技术产品牵扯到病毒传染中 层析柱工艺验证 病毒去除研究病毒去除验证从研发早期开始 到临床III期要求更为严格 所有选定步骤都要经过适合病毒复制的培养皿测试 研究要精心设计 可以的话 要研究工艺的最差情况 如果能够证明特定步骤能够充分去除病毒 就不需要评价纯化工艺每个步骤的病毒去除 如果可以 要确定病毒在层析峰中的分布情况 这可增加工艺知识 层析柱工艺验证 填料寿命研究填料寿命研究证明填料在预期使用期限内 能够
16、始终保持可接受的性能 该研究先采用小规模预估填料寿命 为大规模生产提供保证 此外在生产规模 要通过验证方案进行长期确认 另一种确认方法是将小规模研究柱子性能的可接受标准纳入日常工艺监控程序 层析柱工艺验证 填料寿命研究生产规模寿命研究通常采用统计过程控制和性能属性监测趋势 来核实已验证的操作参数 如最大使用次数和或最长使用期限 随着重复使用和长期储存 填料性能会发生改变 层析柱工艺验证 填料寿命研究影响填料寿命的因素有 料液性质 杂质的数量和性质 所处的工艺阶段 捕获VS精纯 填料类型 工艺条件 包括再生和清洗 储存条件柱子的重装 层析柱工艺验证 层析柱清洗和再生层析填料专用于一个产品 然而 批与批之间的携带量应最小化 多次使用导致填料老化的最重要因素之一是再生 在进行验证研究设计时就应考虑介质的再生方法 以便建立介质重复使用限度 在工艺开发阶段 就应开发有效的介质清洁程序 以便介质可以重复使用并且提供充分的消毒 层析柱工艺验证 层析柱清洗和再生介质清洗程序的有效性通过缩小规模前验证研究建立 然后在生产规模条件下 通过一个验证方案或者通过连续的监测进行确认 介质的清洁程序应有效 以阻止
