贝伐珠单抗原液生产车间工艺设计

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1、贝伐珠单抗原液生产车间工艺设计贝伐珠单抗原液生产车间工艺设计摘要贝伐珠单抗是一种抑制血管内皮生长因子的人源化的单克隆抗体，广泛适用于转移 性结直肠癌和晚期、转移性肺癌等多种肿瘤的治疗。现如今不断对贝伐珠蛋白药物以及 更多适应症的深入研究，贝伐珠单抗将成为重要的抗肿瘤血管生成药物，其蛋白药物将 需要大规模工业化生产来满足市场需求。本论文通过查阅贝伐珠单克隆抗体的生产工艺 利用分批补料方法对 CHO 细胞进行发酵培养并对贝伐单抗原液生产进行车间设计。本设 计主要为发酵和纯化车间的设计，包括物料衡算、热量衡算、厂房设计及设备选型等。 关键词：贝伐珠单抗;生产工艺; 物料衡算；厂房设计PROCESS

2、DESIGN OF BEVACIZUMAB RAW SOLUTIONPRODUCTION WORKSHOPAbstractBevacizumab is a humanized monoclonal antibody that inhibits vascular endothelial growth factor. It is widely used in the treatment of metastatic colorectal cancer, advanced and metastatic lung cancer and other tumors. Nowadays, bevacizuma

3、b will become an important anti-tumor angiogenic drug due to the continuous in -depth research on bevacizumab and more indications, and its protein drug will need large -scale industrial production to meet the market demand. In this paper, the production process of bevacizumab was reviewed, and the

4、CHO cells were fermented and cultured with batch feeding method, and the production workshop of bevacizumab was designed. This design mainly for fermentation and purification workshop design, including material balance, heat balance, plant design and equipment selection.Keywords: bevacizumab；product

5、ion process；material balance；plant design目录1前言 11.1简介 11.2贝伐珠单抗在肿瘤治疗领域的应用 11.2.1结直肠癌 11.2.2卵巢癌 11.2.3胃癌 21.2.4非小细胞肺癌 21.2.5其他肿瘤 21.3用药不良反应 21.4 贝伐珠的发展概况 31.5展望 42贝伐珠单抗工艺流程设计 52.1生产工艺流程 52.2生产工艺流程说明 62.2. 1药物原液(DS) 62.2.2药物制剂(DP) 113工艺计算133.1生产周期133.2贝伐珠单抗原液基础数据及工艺指标133.3贝伐单抗原液车间的物料衡算144热量平衡计算174.1热平

6、衡方程174.2发酵工序热量衡算174.2.1发酵罐空消蒸汽用量174.2.2种子罐空消蒸汽用量185水平衡计算206氧气物料平衡217主要大型设备选型 227.1发酵罐及种子罐的选择 227.2其他设备主要参数 228总结 26参考文献 27谢 辞 28附录 29* S 、亠1 前言1.1 简介贝伐珠单抗注射液是用于抑制血管内皮生长因子的一种人源化的单克隆抗体，用于 联合化疗作为转移性结直肠癌、转移性乳腺癌、晚期非小细胞肺癌、转移性肾细胞癌的 一线治疗方案1,2。贝伐珠单抗的药理作用与机制：贝伐单抗可以通过选择性地与人体内血管内皮生长 因子（VEGF）细胞相结合作用来有效减弱或阻止生长因子与

7、VEGF细胞受体的相互结 合，起到帮助肿瘤化疗药物更好地直接到达肿瘤内部或细胞间,最终有效地抑制了肿瘤内 部血管的新生和细胞再生,从而充分发挥化疗持续抑制肿瘤血管生长的重要的作用3。贝伐珠单抗特点：1、广谱：贝伐珠单抗在新生肿瘤血管生成具有针对性抑制能力2、半衰期长:贝伐单抗相比较其他药物下半衰期较长，大约 20d3、无交叉耐药:不受细胞毒性药物耐药性影响1.2 贝伐珠单抗在肿瘤治疗领域的应用1.2.1 结直肠癌据 2012 年中国恶性肿瘤发病和死亡分析4显示结直肠癌在全国发病率、死亡率分别 排第4、5位。虽然结直肠癌可以通过手术切除，仍有20%-30%患者手术后出现复发或 转移情况。加上国内

8、暂无全国性的结直肠癌筛查方案，导致大部分结直肠癌患者在就诊 时己经发生转移5。与以往的化疗和放疗为主治疗手段相比，贝伐珠单抗的出现与使用， 在一线治疗方案中联合基础化疗贝伐珠单抗显著延长患者的总生存期和无进展生存期， 并在二线治疗、维持治疗中，贝伐珠单抗均能给患者产生显著疗效。1.2.2 卵巢癌随着若干项大型期临床研究数据证实在标准化疗方案的基础上联合使用贝伐珠单 抗，不但能够提高患者的临床缓解率，延长生存时间，而且未明显增加不良反应的发生 率67。贝伐珠单抗逐渐得到认可，为耐药性卵巢癌和复发性卵巢癌的治疗带来了新的曙 光。1.2.3 胃癌在我国各种恶性肿瘤中发病率居首位，而临床收治的胃癌患者

9、大部分为晚期，每年 约60万的患者因胃癌死亡。付红伟8研究发现贝伐珠单抗的联合治疗和单纯化疗相比， 对胃癌患者疾病控制率有所收益，无严重不良反应发生。所以，贝伐珠单抗联合化疗是 可以考虑的方案，为晚期胃癌患者治疗增加了选择。1.2.4 非小细胞肺癌贝伐珠单抗联合铂类是首个被临床证实与基础化疗方法联用可延长晚期非鳞非小 细胞恶性肺癌（NSCLC ）患者生存期的血管生成抑制剂6。在多项成功的临床研究证实 了贝伐珠联合铂类化疗能显著地延长肺癌患者的肿瘤生存期,使得贝伐珠单抗在晚期肺 癌的治疗中继续占据重要的地位。但由于目前缺乏明确的临床疗效预测和影响因子,这一 问题成为了贝伐珠单抗在其使用的过程和治

10、疗中的一个关键性问题。1.2.5 其他肿瘤多项临床研究显示贝伐珠单抗的联合治疗在乳腺癌、宫颈癌、胶质母细胞瘤等其他 癌症应用上均有一定疗效，这给了临床上除了化疗外而一直没有更好的治疗选择的癌症 的诊治带来了新的希望。但贝伐珠单抗在这些癌症上尚处于起步阶段，并没有明确的证 据证实它能延长患者总生存期，在联合用药、治疗时机及远期疗效等问题，需要进一步 研究。1.3 用药不良反应由于应用贝伐珠单抗会抑制VEGF,但VEGF在正常组织的生理活动中发挥重要作 用，所以会导致一些反应程度轻微的不良反应发生，如高血压、蛋白尿等是常见的不良 反应,对症处理即可6。但对于严重威胁人体的不良反应需加大关注。1.

11、蛋白尿在接受贝伐珠单抗治疗中，可能会因为单抗抑制VEGF而导致肾小球的滤过屏障受 损，蛋白尿的发生与贝伐珠单抗的剂量相关。所以根据检测出尿蛋白水平来判断是否中 止相关贝伐珠的治疗方案。2. 高血压通过对使用贝伐珠单抗治疗患者的观察，发现高血压的出现是常见的不良反应之一 故在使用贝伐珠单抗治疗的过程中，监测出血压达到正常临界值以上，一般只需的服用 抗高血压药物，就可以对高血压进行充分的控制。3. 血栓与采用单独化疗的患者进行比较,患者在治疗中接受贝伐珠单抗和化疗的联合治疗 后,可能会大大增加了静脉血栓发生的几率。如果在治疗中发生了可能威胁到患者生命的 静脉栓塞发生的事件,应该立即停用贝伐珠单抗。

12、4. 其他使用贝伐珠单抗后可能导致伤口愈合缓慢、伤口开裂、致死性出血的概率会增加， 出现严重及致死性手术并发症的患者应暂停使用贝伐珠单抗。1.4贝伐珠的发展概况贝伐珠单抗的原研药企是罗氏（基因泰克），在2004年获得FDA批准上市。于2017、 2019 年 FDA 先后批准安进和辉瑞公司生产贝伐珠单抗生物类似物 Mvasi 和 Zirabev； 2019年12月中国国家药监局批准齐鲁药业研制的贝伐珠单抗注射液上市，国内还有较 多药企已经进入NDA、临床三期阶段，见表1。随着不断对贝伐珠的研究，其在抗血管生成治疗领域中逐渐成为不可缺少单抗药物 现如今使用贝伐珠单抗治疗的患者超过100万。公司名

13、称适应症状态公示日期信达生物NSCLCNDA2019.1百奥泰NSCLCIII2019.12复宏汉霖CRCIII2017.1嘉和生物NSCLCIII2017.12恒瑞医药NSCLCIII2018.3正大天晴NSCLCIII2018.7华兰牛物NSCLCIII2018.8神州细胞NSCLCIII2018.12安科生物NSCLCIII2019.4东耀药业NSCLCIII2017.5北京天广实NSCLCIII2017.8山东博安生物NSCLCIII2018.1表1.1中国进入临床III期及递交NDA申请的贝伐珠单抗生物类似药1.5展望根据近几年的全球癌症报告显示，我国的新发癌症人数最多。2004 年

14、贝伐单抗成功 研发且在癌症治疗领域起到重要作用，它的需求量在全球快速增加。但是在 2019 年之 前贝伐单抗都是从国外进口，直到现如今齐鲁药业通过中国国家药监局批准生产贝伐单 抗，大多企业仍处于临床阶段。因此，贝伐单抗在工业上的生产具有研究意义，本论文 旨在研究贝伐珠单抗原液车间工厂设计，为实际工业生产提供参考价值。本论文希望通过对发酵、纯化车间设计、设备选型等，能设计出比较符合实际生产 的贝伐单抗车间,让生产效益最大化。随着对联合化疗、分子靶向治疗及多种治疗手段 的不断探索，我相信贝伐珠单抗将成为癌症治疗领域上重要支柱。2贝伐珠单抗工艺流程设计2.1生产工艺流程贝伐珠生产工艺流程参见下图。种

15、子细胞图2.1 DS生产工艺流程L9 L10 L11图2.2 DP生产工艺流程2.2生产工艺流程说明221药物原液（DS）药物原液（DS）生产工艺流程可分为上游和下游两部分，其中上游工艺为从种子复 苏到蛋白捕获，下游工艺为从纯化到原液收获。2211 种子复苏将种子细胞从种子库中取出冻存管，37下水浴解冻，并不断的摇动，使之迅速融 化。用酒精消毒后打开，用移液枪吸出细胞的冻存液，加入事先装好培养基（37口预热， 810倍体积）的离心管内以稀释二甲基亚砜（DMSO）,移液枪吹打成细胞悬液，然后 在1000rpm下离心5min，去除上清液。接种于含少量培养基（约30ml）的一次性摇瓶 中，在37口、5%CO2及饱和湿度下培养1h,使细胞复苏。应用的培养基为Gibco公司生产货号为670006的CHO Medium，规格为10kg/桶的 粉末状培养基。该培养基是一种不含动物来源成分的配方，适用于研究和生产应用分批 工艺、补料分批工艺和量产工艺的各种生物培养容