Frigør effektivitet: Udnyt det rigtige digitale værktøj til at opbygge procesviden og strømline lægemiddeludviklingen.

Af Unjulie Bhanot, Product Marketing Manager, Process Development & Manufacturing, IDBS

Blog 1 af 3

I løbet af det sidste halve århundrede har BioPharma-industrien fokuseret på at indsamle data og øge viden om deres terapeutiske produkter - ved at gå fra analoge til digitale formater og udvide deres bibliotek af laboratorieinformatikværktøjer. Med tiden har disse værktøjer udviklet sig til at gå ud over traditionelle tilgange med papir på glas og udvidet til områder som lagerstyring, kalibrering af udstyr eller statistiske analyser - men med ringe vægt på dokumentation og styring af processer og parametre - de faktorer, der er ansvarlige for at opnå et produkt af høj kvalitet.

Følg med i denne serie i tre dele, hvor vi afdækker, hvorfor BioPharma-industrien er nødt til at skifte fokus til indsamling, styring og udnyttelse af parameter- og procesdata for at skabe procesviden og i sidste ende optimere lægemiddeludvikling og teknologioverførsel.

Boom i udviklingen af lægemidler

Fra begyndelsen af det 20. århundrede skete der en stigning i opdagelsen af småmolekylære lægemidler - markeret af opdagelsen af Aspirin. Og i midten af århundredet var verden vidne til en farmaceutisk revolution. Fra antibiotika som penicillin og streptomycin til ikke-steroide antiinflammatoriske lægemidler som ibuprofen og diclofenac bragte hvert år nye molekyler på markedet.

I 1975 blev en Banebrydende rapport udviklede en metode til at generere store mængder monoklonale antistoffer med specifikke mål. Denne innovation banede vejen for det store udvalg af terapeutiske og diagnostiske monoklonale antistoffer, der er produceret til dato.

Denne revolution inden for lægemidler blev ledsaget af strengere FDA-retningslinjer. Efter Thalidomid-skandalen blev Kefauver-Harris Drug Amendment fra 1962 pålagde lægemiddelproducenter at bevise deres produkters effektivitet og sikkerhed, før de markedsførte dem. Det krævede grundig dokumentation af et produkts kvalitet, sikkerhed og effektivitet.

Snart fulgte fødslen af laboratorieinformatikværktøjer for at imødekomme det voksende behov for at styre forsøgsjournaler og prøver og samtidig overholde de stigende lovkrav. 1980'erne og 1990'erne så introduktionen af grundlæggende elektroniske laboratorienotesbøger (ELN) og laboratorieinformationsstyringssystemer (LIMS). I 1997 blev FDA offentliggjorde 21 CFR Part 11som fastsætter standarder for håndtering og brug af elektroniske optegnelser og signaturer inden for lægemidler. Disse regler var og er fortsat grundlæggende for at gøre det muligt for lægemiddelproducenter at udnytte digitale løsninger til at strømline forsknings-, udviklings-, produktions- og valideringsaktiviteter og sikre, at nye lægemidler kommer sikkert på markedet.

Siden 2000 har FDA godkendt over 190 biologiske behandlingsmidler (herunder monoklonale antistoffer, proteiner og enzymer) og mere end 600 småmolekylære behandlinger (se Nature Review Drug Discovery for flere detaljer), og vi ser også fortsat en stigning i udviklingen af celle-, virusvektor- og oligonukleotidterapier. Funktionaliteten og egenskaberne i ELN'er, LIMS'er og andre it-værktøjer, såsom Laboratory Execution Systems (LES), har også udviklet sig til at opfylde disse voksende biologiske og teknologiske behov i laboratoriet i dag - for eksempel til at integrere direkte med store automatiseringssystemer og lægemiddelanalyseinstrumenter eller styre produktlivscyklussen for terapeutiske produkter, men disse systemer er stadig ikke fokuseret på at opdyrke procesviden. I øjeblikket er der næsten 100 aktive ELN'er og over 20 LIMS'er tilgængelige på markedog disse markeder forventes at vokse med over 5.5% og 6.7% i løbet af de næste fem år.

Digital modenhed til hurtigere lægemiddeludvikling

Med stigende global konkurrence og en voksende efterspørgsel efter målrettede, innovative behandlinger er kortere udviklings- og teknologioverførselstider afgørende. Patienterne er afhængige af ensartede produkter af høj kvalitet, der når dem hurtigt, og det kan kun opnås, hvis lægemiddelproducenterne prioriterer digitalisering og automatisering for at mindske risici og sikre en sikker udvikling.

Digital modenhed, som måler, hvor effektivt en organisation udnytter digitale teknologier, er afgørende for at opretholde produkt- og procesviden på tværs af et lægemiddels udviklingslivscyklus - sammen med alle oplysninger, der giver mere kontekst til dataene, såsom understøttende lagerbeholdning, bidragende enhedsoperationer og analysemetoder, udstyrets egnethed og materialeoverførsler mellem teams og organisationer.

For at muliggøre og forbedre den digitale modenhed ender lægemiddelproducenter ofte med at implementere et kompliceret net af forskellige værktøjer og systemer, men det skaber uundgåeligt ineffektive og fejlbehæftede datasiloer. Brug af forældede og grundlæggende laboratoriesystemer kan påvirke dataintegriteten, risikere overholdelse af lovgivningen, begrænse samarbejdsmulighederne og hindre procesindsigt.

Uden mulighed for at udnytte procesviden kan organisationer blive forsinkede i at forstå den sande indvirkning, som deres procesparametre, instrumenter, forbrugsvarer og procesbeslutninger har på produktet. På trods af overlappende funktionalitet og udvidede muligheder på tværs af eksisterende it-værktøjer er muligheden for at styre, overvåge og problemfrit kvalificere parametre og processer inden for den samme softwareplatform, hvor eksperimentel udførelse og analyse udføres, stadig uudnyttet.

Vi ved meget om vores produkt, men hvor meget ved vi egentlig om processen?

Som branche er vi blevet rigtig gode til at indsamle data og øge vores viden om produktet, og de eksisterende værktøjer gør det muligt. ELN'er giver f.eks. forskere mulighed for at registrere eksperimentelle data i et effektivt format, der er nemt at dokumentere, og som erstatter den traditionelle laboratoriebog i papir. Dataene har dog en tendens til at blive indsamlet i et ustruktureret format, hvilket gør ELN mere til et digitalt arkiv eller et kompatibelt opbevaringssted, end det er i stand til direkte at udnytte værdien af disse data.

LIMS-systemer tilbyder et andet perspektiv - med et primært fokus på prøver og omhyggelig styring af prøvernes rejse gennem produktets livscyklus. Fra login til bortskaffelse sporer LIMS omhyggeligt hvert trin på en forskriftsmæssig måde, samtidig med at de tilbyder funktioner til instrumentkalibrering og lagervedligeholdelse.

Nogle gange kombineres disse værktøjer med en LES - som en specialiseret version af et ELN er LES arbejdsgangscentreret og sikrer proceduremæssig konsistens under udførelsen.

Men for at et team præcist kan bestemme indvirkningen af en procesparameter eller succesen af deres valgte proces, er de ofte nødt til manuelt at indsamle data fra forskellige kilder. Det skyldes, at proces- eller parameteroplysninger stadig kan være registreret i papirprotokoller eller standardprocedurer (SOP'er) eller blot findes i hovedet på den hovedforsker, der er ansvarlig for en bestemt enhedsoperation. Det kan være en kedelig og fejlbehæftet opgave at spore og statistisk analysere, hvordan en enkelt inputparameter påvirker et produkts udbytte eller strukturdannelse, eller at forstå, hvordan flere parametre interagerer for at finjustere den overordnede proces. Det sker ofte længe efter, at eksperimentet eller kørslen er udført, hvilket fører til spild af tid og forbrugte materialer.

Processen med at skulle analysere disse data eksternt og derefter integrere dem igen på udførelsesstedet for at implementere de nødvendige ændringer medfører risici og forsinkelser. Alt i alt skaber dette en betydelig hindring for effektivt at udnytte data til at optimere processen og gør udviklingen af procesviden udfordrende.

Kvalitet og procesviden hører sammen

Gennem hele produktets livscyklus søger BioPharma-organisationer hele tiden efter muligheder for at forbedre produktkvaliteten. Siden etableringen af quality by design (QbD)-principper af ICH i 2004QbD er blevet guldstandarden for procesudvikling i BioPharma-industrien. Kerneelementerne i QbD omfatter evaluering af processens ydeevne, analyse af historiske data og data om forsøgsdesign (DoE) samt forståelse af, hvordan processer og materialer påvirker det endelige produkt. Denne metode sikrer, at kvalitet integreres i alle faser af produktets livscyklus med fokus på at identificere kritiske procestrin og parametre for at opbygge omfattende procesviden.

I procesudviklingsfasen er det primære mål at finde frem til de kritiske procesparametre, som skal overvåges og styres for at garantere levering af et produkt af høj kvalitet. Udvælgelsen, styringen og opdateringen af disse processer skal dokumenteres grundigt - en opgave, der kan være besværlig og fejlbehæftet uden hjælp fra digitale værktøjer.

Derfor er det vigtigt for BioPharma-industrien at indføre en procesfokuseret digital løsning. I dagens hurtige verden af videnskabelige og biologiske fremskridt skal industrien effektivt indsamle data om deres processer, spore deres udvikling gennem udviklingen og forstå, hvordan de oversættes til og påvirker produktionen. Følg med i de næste blogs i denne tredelte serie, hvor vi dykker dybere ned i udviklingen af procesparametre og kvalitetsattributter i løbet af procesudviklingen, indvirkningen på teknologioverførsel og potentialet for at bruge AI/ML til at overskride procesviden og udvikle procesintelligens.

Læs den Næste blog i serien.

Om forfatteren

Af Unjulie Bhanot, Product Marketing Manager, Process Development & Manufacturing, IDBS

Unjulie Bhanot er Product Marketing Manager for Process Development and Manufacturing hos IDBS. Med over 10 års erfaring inden for biofarmaceutisk informatik har hun stået i spidsen for strategien og udviklingen af IDBS' løsninger til bioprocesser og var medvirkende til lanceringen af IDBS Polar til markedet.

Referencer:

1. (1975). Hentet fra https://www.nature.com/articles/256495a0
2. S. Food and Drug Administration. (n.d.). Milepæle i amerikansk fødevare- og lægemiddellovgivning. Hentet fra https://www.fda.gov/about-fda/fda-history/milestones-us-food-and-drug-law
3. (2022). Hentet fra https://www.nature.com/articles/s41596-021-00645-8
4. S. Food and Drug Administration. (2003). Del 11, elektroniske optegnelser; elektroniske signaturer - omfang og anvendelse. Hentet fra https://www.fda.gov/regulatory-information/search-fda-guidance-documents/part-11-electronic-records-electronic-signatures-scope-and-application
5. (2022). Hentet fra https://www.nature.com/articles/s41596-021-00645-8
6. Grand View Research. (2023). Markedsanalyse af elektronisk laboratorie-notebook (ELN). Hentet fra https://www.grandviewresearch.com/industry-analysis/electronic-lab-notebook-eln-market
7. Grand View Research. (2023). Markedsstørrelse for laboratorieinformationsstyringssystemer. Hentet fra https://www.grandviewresearch.com/horizon/outlook/laboratory-information-management-system-market-size/global
8. Det Europæiske Lægemiddelagentur. (2017). ICH guideline Q8 (R2) farmaceutisk udvikling. Hentet fra 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