Отключване на ефективността: Използвайте правилния цифров инструмент, за да изградите познания за процесите и да рационализирате разработването на лекарства

От Унджули Бханот, мениджър продуктов маркетинг, Разработване на процеси и производство, IDBS

Блог 1 от 3

През последния половин век биофармацевтичната индустрия се фокусира върху събирането на данни и увеличаването на знанията за своите терапевтични продукти - преминавайки от аналогови към цифрови формати и разширявайки библиотеката си от инструменти за лабораторна информатика. С течение на времето тези инструменти се развиха така, че да надхвърлят традиционните подходи с хартия върху стъкло и да се разширят в области като управление на инвентара, калибриране на оборудването или статистически анализи - но с малък акцент върху документирането и управлението на процесите и параметрите - факторите, отговорни за постигането на висококачествен продукт.

Присъединете се към нас в тази поредица от три части, за да разберем защо биофармацевтичната индустрия трябва да промени фокуса си върху улавянето, управлението и използването на данни за параметрите и процесите, за да създаде знания за процесите и в крайна сметка да оптимизира разработването на лекарства и трансфера на технологии.

Бумът в разработването на лекарства

От началото на 20-ти век се наблюдава ръст в откриването на малки молекули за лечение - отбелязан с откриването на аспирина. Към средата на века светът става свидетел на фармацевтична революция. От антибиотици като пеницилин и стрептомицин до нестероидни противовъзпалителни средства като ибупрофен и диклофенак - всяка година на пазара се появяват нови молекули.

През 1975 г. новаторски доклад подробно описание на метод за генериране на големи количества моноклонални антитела със специфични цели. Това нововъведение проправя пътя към огромния набор от терапевтични и диагностични моноклонални антитела, произвеждани до момента.

Тази революция във фармацевтиката беше съпроводена от по-строги насоки на FDA. След скандала с талидомида Поправка на Кефаувър-Харис за наркотиците от 1962 г. задължаваше производителите на лекарства да доказват ефикасността и безопасността на своите продукти, преди да ги пуснат на пазара. Това изисква задълбочено документиране на качеството, безопасността и ефективността на продукта.

Скоро след това се появиха инструментите за лабораторна информатика, за да се отговори на нарастващата нужда от управление на експериментални записи и проби, като същевременно се спазват нарастващите регулаторни изисквания. 80-те и 90-те години на миналия век видя въвеждането основни електронни лабораторни тетрадки (ELN) и системи за управление на лабораторната информация (LIMS). През 1997 г. FDA публикува 21 CFR Part 11, с която се определят стандартите за управление и използване на електронни записи и подписи във фармацевтиката. Тези разпоредби бяха и продължават да бъдат основополагащи, за да се даде възможност на производителите на лекарства да използват цифрови решения за рационализиране на дейностите по научноизследователска и развойна дейност, производство и валидиране, като се гарантира безопасното пускане на нови лекарства на пазара.

От 2000 г. насам FDA е одобрила над 190 биологични терапии (включително моноклонални антитела, протеини и ензими) и повече от 600 лечения с малки молекули (вж. Преглед на природата Откриване на лекарства за повече подробности), а продължаваме да наблюдаваме и ръст в разработването на клетъчни, вирусни векторни и олигонуклеотидни терапии. Функционалността и характеристиките на ELN, LIMS и други информационни инструменти, като например системите за изпълнение на лабораторни задачи (LES), също са се развили, за да обслужват тези нарастващи биологични и технологични нужди на съвременната лаборатория - например да се интегрират директно с големи системи за автоматизация и инструменти за анализ на лекарства или да управляват жизнения цикъл на терапевтични продукти, но все още тези системи не са насочени към култивиране на знания за процесите. Понастоящем има близо 100 активни ELN и над 20 LIMS, налични на пазар, като се очаква тези пазари да нарастват с над 5.5% и 6.7% съответно през следващите пет години.

Цифрова зрялост за ускорено разработване на лекарства

С нарастващата конкуренция в световен мащаб и нарастващото търсене на целенасочени иновативни терапии, по-кратките срокове за разработване и трансфер на технологии са от съществено значение. Пациентите разчитат на последователни и висококачествени продукти, които да достигат бързо до тях, което може да се постигне само ако производителите на лекарства отдават приоритет на цифровизацията и автоматизацията, за да намалят рисковете и да гарантират безопасно разработване.

Цифровата зрялост, която измерва доколко ефективно организацията използва цифровите технологии, е от решаващо значение за поддържането на знанията за продуктите и процесите през целия жизнен цикъл на разработката на лекарството - заедно с цялата информация, която предоставя повече контекст на данните, като например поддържащи инвентаризации, допринасящи операции на единицата и аналитични методи, пригодност на оборудването и предаване на материали между екипите и организациите.

За да осигурят и подобрят цифровата си зрялост, производителите на лекарства често използват сложна мрежа от различни инструменти и системи, но неизбежно създават неефективни и предразполагащи към грешки силози от данни. Използването на архаични и базови лабораторни системи може да повлияе на целостта на данните, да изложи на риск спазването на нормативните изисквания, да ограничи възможностите за сътрудничество и да възпрепятства прозренията за процесите.

Без да имат възможност да използват знанията за процесите, организациите могат да се сблъскат със забавяне при разбирането на истинското въздействие на техните параметри, инструменти, консумативи и решения за процесите върху продукта. Въпреки припокриващите се функционалности и разширяващите се възможности на съществуващите инструменти за информатика, възможността за управление, наблюдение и безпроблемна квалификация на параметрите и процесите в рамките на същата софтуерна платформа, в която се извършва експерименталното изпълнение и анализ, остава неизползвана.

Знаем много за нашия продукт, но колко наистина знаем за процеса?

Като индустрия ние станахме много добри в събирането на данни и увеличаването на познанията ни за продукта, като съществуващите инструменти позволяват това. Например ELN позволяват на учените да записват експериментални данни в ефективен, лесен за документиране формат, който замества традиционната хартиена лабораторна тетрадка. Данните обаче обикновено се записват в неструктуриран формат, като по този начин ELN се превръща по-скоро в цифрово хранилище или място за съхранение на данни, отколкото в възможност за пряко използване на стойността на тези данни.

Системите LIMS предлагат различна перспектива - с основен фокус върху пробите, като щателно управляват пътя на пробите през жизнения цикъл на продукта. От влизането в системата до изхвърлянето ѝ, LIMS старателно проследяват всяка стъпка в съответствие с изискванията, като същевременно предлагат възможности за калибриране на инструментите и поддръжка на инвентара.

Понякога тези инструменти се съчетават с LES - като специализирана версия на ELN, LES са ориентирани към работния процес и осигуряват последователност на процедурите по време на изпълнението.

Въпреки това, за да може екипът да определи точно въздействието на даден параметър на процеса или успеха на избрания от него процес, често се налага ръчно да събира данни от различни източници. Това е така, защото подробностите за процеса или параметъра може все още да са записани в протоколи на хартия или стандартни оперативни процедури (СОП), или просто да се намират в съзнанието на главния учен, отговорен за конкретната операция на единицата. Проследяването и статистическият анализ на това как един-единствен входящ параметър влияе върху добива или структурното формиране на продукта, или разбирането на това как множество параметри си взаимодействат, за да се прецизира цялостният процес, може да бъде досадна и склонна към грешки задача. Често това се случва доста след провеждането на експеримента или пробега, което води до загуба на време и изразходване на материали.

Процесът на външен анализ на тези данни, а след това повторното им интегриране в точката на изпълнение, за да се приложат необходимите промени, води до рискове и забавяния. Като цяло, това създава значителна пречка пред ефективното използване на данните за оптимизиране на процеса и прави развитието на знанията за процеса трудно.

Качеството и познаването на процесите вървят заедно

По време на целия жизнен цикъл на продукта организациите в областта на биофармацията непрекъснато търсят възможности за подобряване на качеството на продукта. От създаването на принципи за качество чрез проектиране (QbD) от ICH през 2004 г., QbD се превърна в златен стандарт за разработване на процеси в биофармацевтичната индустрия. Основните елементи на QbD включват оценка на ефективността на процеса, анализ на исторически данни и данни от проектирането на експерименти (DoE) и разбиране на това как процесите и материалите влияят върху крайния продукт. Тази методология гарантира, че качеството е интегрирано във всеки етап от жизнения цикъл на продукта, като се фокусира върху идентифицирането на критичните етапи и параметри на процеса с цел изграждане на цялостни знания за процеса.

По време на фазата на разработване на процеса основната цел е да се определят критичните параметри на процеса, които трябва да се наблюдават и контролират, за да се гарантира доставката на висококачествен продукт. Изборът, контролът и актуализирането на тези процеси трябва да бъдат подробно документирани - задача, която може да бъде тромава и склонна към грешки без помощта на цифрови инструменти.

Ето защо за биофармацевтичната индустрия е от съществено значение да приеме цифрово решение, ориентирано към процесите. В днешния забързан свят на научни и биологични постижения индустрията трябва ефективно да събира данни за своите процеси, да проследява развитието им в процеса на разработване и да разбира как те се отразяват на производството и как влияят върху него. Присъединете се към нас за следващите блогове от тази поредица от три части, в които ще се задълбочим в еволюцията на параметрите на процесите и атрибутите за качество в хода на разработването на процесите, въздействието върху трансфера на технологии и потенциала за използване на AI/ML за надхвърляне на знанията за процесите и развиване на интелигентност на процесите.

Прочетете следващ блог в поредицата.

За автора

От Унджули Бханот, мениджър продуктов маркетинг, Разработване на процеси и производство, IDBS

Унджули Бханот е мениджър продуктов маркетинг за разработване на процеси и производство в IDBS. С над 10-годишен опит в областта на информатиката в биофармацията тя ръководи стратегията и разработването на Решения за биопроцеси на IDBS и е допринесъл за стартирането на IDBS Polar на пазара.

Препратки:

1. (1975). Взето от https://www.nature.com/articles/256495a0
2. S. Администрация по храните и лекарствата. (n.d.). Етапи в законодателството на САЩ в областта на храните и лекарствата. Взето от https://www.fda.gov/about-fda/fda-history/milestones-us-food-and-drug-law
3. (2022). Взето от https://www.nature.com/articles/s41596-021-00645-8
4. S. Администрация по храните и лекарствата. (2003). Част 11, електронни записи; електронни подписи - обхват и приложение. Взето от https://www.fda.gov/regulatory-information/search-fda-guidance-documents/part-11-electronic-records-electronic-signatures-scope-and-application
5. (2022). Взето от https://www.nature.com/articles/s41596-021-00645-8
6. Grand View Research. (2023). Анализ на пазара на електронни лабораторни тетрадки (ELN). Взето от https://www.grandviewresearch.com/industry-analysis/electronic-lab-notebook-eln-market
7. Grand View Research. (2023). Размер на пазара на системи за управление на лабораторна информация. Взето от https://www.grandviewresearch.com/horizon/outlook/laboratory-information-management-system-market-size/global
8. Европейска агенция по лекарствата. (2017). ICH Guideline Q8 (R2) pharmaceutical development. Взето от https://www.ema.europa.eu/en/documents/scientific-guideline/international-conference-harmonisation-technical-requirements-registration-pharmaceuticals-human-use-considerations-ich-guideline-q8-r2-pharmaceutical-development-step-5_en.pdf