Avaa tehokkuus: Hyödynnä oikeaa digitaalista työkalua prosessituntemuksen kehittämiseen ja lääkekehityksen tehostamiseen.

Unjulie Bhanot, tuotemarkkinointipäällikkö, prosessikehitys ja valmistus, IDBS

Blogi 1 of 3

Viimeisen puolen vuosisadan aikana biofarmateollisuus on keskittynyt keräämään tietoja ja lisäämään tietämystä terapeuttisista tuotteistaan - siirtymällä analogisista formaateista digitaalisiin ja laajentamalla laboratorioinformatiikkatyökalujen kirjastoaan. Ajan mittaan nämä työkalut ovat kehittyneet niin, että ne ovat menneet perinteisiä paperilla lasiin -lähestymistapoja pidemmälle ja laajentuneet esimerkiksi varastonhallintaan, laitteiden kalibrointiin tai tilastollisiin analyyseihin - mutta niissä ei ole juurikaan painotettu prosessien ja parametrien dokumentointia ja hallintaa - tekijöitä, jotka ovat vastuussa laadukkaan tuotteen aikaansaamisesta.

Tule mukaan tähän kolmiosaiseen sarjaan, jossa selvitämme, miksi biofarmasian alan on keskityttävä parametri- ja prosessitietojen keräämiseen, hallintaan ja hyödyntämiseen prosessitiedon luomiseksi ja lopulta lääkekehityksen ja teknologian siirron optimoimiseksi.

Lääkekehitysbuumi

1900-luvun vaihteesta lähtien pienimolekyylisiä terapeuttisia lääkkeitä alettiin löytää yhä enemmän, mikä näkyi erityisesti aspiriinin löytämisessä. Vuosisadan puoliväliin mennessä maailma oli todistamassa farmaseuttista vallankumousta. Penisilliinin ja streptomysiinin kaltaisista antibiooteista ibuprofeenin ja diklofenaakin kaltaisiin steroideihin kuulumattomiin tulehduskipulääkkeisiin - joka vuosi tuli markkinoille uusia molekyylejä.

Vuonna 1975 uraauurtava raportti yksityiskohtainen menetelmä, jolla voidaan tuottaa suuria määriä monoklonaalisia vasta-aineita, joilla on spesifiset kohteet. Tämä innovaatio tasoitti tietä nykyisin tuotetuille monoklonaalisille terapeuttisille ja diagnostisille monoklonaalisille vasta-aineille.

Tähän lääkkeiden vallankumoukseen liittyi FDA:n tiukemmat ohjeet. Talidomidiskandaalin jälkeen FDA:n ja Kefauver-Harris Drug Amendment of 1962 (Kefauver-Harris huumausaineita koskeva muutos) velvoitettiin lääkkeiden valmistajat todistamaan tuotteidensa tehokkuus ja turvallisuus ennen niiden markkinoille saattamista. Tämä edellytti perusteellista dokumentointia tuotteen laadusta, turvallisuudesta ja tehokkuudesta.

Laboratorioinformatiikan työkalut syntyivät pian, jotta voitiin vastata kasvavaan tarpeeseen hallita kokeiden ja näytteiden tietoja ja samalla noudattaa kasvavia sääntelyvaatimuksia. 1980- ja 1990-luvut näki esittelyn sähköisten laboratoriokirjojen (ELN) ja laboratoriotietojen hallintajärjestelmien (LIMS) perusominaisuudet. Vuonna 1997 FDA julkaisi 21 CFR:n osan 11, jossa asetetaan standardit sähköisten asiakirjojen ja allekirjoitusten hallinnoinnille ja käytölle lääketeollisuudessa. Nämä säädökset olivat ja ovat edelleen olennaisen tärkeitä, jotta lääkkeiden valmistajat voivat hyödyntää digitaalisia ratkaisuja tutkimus-, kehitys-, valmistus- ja validointitoimien tehostamiseksi ja varmistaa uusien lääkkeiden turvallisen markkinoille saattamisen.

Vuodesta 2000 lähtien FDA on hyväksynyt yli 190 biologista terapeuttista lääkettä (mukaan lukien monoklonaaliset vasta-aineet, proteiinit ja entsyymit) ja yli 600 pienimolekyylistä hoitoa (ks. Nature Review Drug Discovery lisätietoja), ja myös solu-, virusvektori- ja oligonukleotiditerapioiden kehittäminen lisääntyy edelleen. ELN- ja LIMS-järjestelmien sekä muiden tietotekniikkatyökalujen, kuten laboratoriototeutusjärjestelmien (LES), toiminnot ja ominaisuudet ovat myös kehittyneet palvelemaan näitä nykypäivän laboratorioiden kasvavia biologisia ja teknologisia tarpeita - esimerkiksi integroitumaan suoraan suuriin automaatiojärjestelmiin ja lääkeanalyysilaitteisiin tai hallitsemaan terapeuttisten tuotteiden elinkaarta, mutta silti näissä järjestelmissä ei keskitytä prosessitietämyksen kasvattamiseen. Tällä hetkellä saatavilla on lähes 100 aktiivista ELN-järjestelmää ja yli 20 LIMS-järjestelmää. markkinat, ja näiden markkinoiden ennustetaan kasvavan yli 5.5% ja 6.7% vastaavasti seuraavien viiden vuoden aikana.

Digitaalinen kypsyys nopeuttaa lääkekehitystä

Maailmanlaajuisen kilpailun lisääntyessä ja kohdennettujen, innovatiivisten hoitomuotojen kysynnän kasvaessa on tärkeää lyhentää kehitys- ja teknologiansiirtoaikoja. Potilaat luottavat siihen, että heille toimitetaan nopeasti tasalaatuisia ja korkealaatuisia tuotteita, mikä voidaan saavuttaa vain, jos lääkkeiden valmistajat asettavat digitalisoinnin ja automaation etusijalle riskien vähentämiseksi ja turvallisen kehityksen varmistamiseksi.

Digitaalinen kypsyys, joka mittaa sitä, miten tehokkaasti organisaatio hyödyntää digitaalitekniikkaa, on ratkaisevan tärkeää, jotta tuote- ja prosessitietämystä voidaan ylläpitää koko lääkekehityksen elinkaaren ajan - kaikkien sellaisten tietojen ohella, jotka antavat lisäyhteyttä tietoihin, kuten tukivarastot, vaikuttavat yksikkötoiminnot ja analyyttiset menetelmät, laitteiden soveltuvuus sekä tiimien ja organisaatioiden väliset materiaalien luovutukset.

Digitaalisen kypsyyden mahdollistamiseksi ja parantamiseksi lääkkeiden valmistajat ottavat usein käyttöön monimutkaisen verkoston erilaisia työkaluja ja järjestelmiä, mutta luovat väistämättä tehottomia ja virhealttiita tietosiiloja. Vanhanaikaisten ja peruslaboratoriojärjestelmien käyttö voi vaikuttaa tietojen eheyteen, vaarantaa säännösten noudattamisen, rajoittaa yhteistyövalmiuksia ja vaikeuttaa prosessien ymmärtämistä.

Jos organisaatioilla ei ole valtuuksia hyödyntää prosessitietämystä, ne voivat joutua viivästymään ymmärtäessään prosessiparametrien, laitteiden, tarvikkeiden ja prosessipäätösten todellista vaikutusta tuotteeseen. Vaikka nykyisissä tietotekniikkatyökaluissa on päällekkäisiä toimintoja ja laajenevia ominaisuuksia, kykyä hallita, valvoa ja saumattomasti pätevöittää parametreja ja prosesseja samalla ohjelmistoalustalla, jolla kokeiden suorittaminen ja analysointi tehdään, ei ole vielä hyödynnetty.

Tiedämme paljon tuotteestamme, mutta kuinka paljon oikeastaan tiedämme prosessista?

Olemme alalla erittäin hyviä keräämään tietoja ja lisäämään tietämystämme tuotteesta, ja nykyiset välineet mahdollistavat tämän. Esimerkiksi ELN-järjestelmät antavat tutkijoille mahdollisuuden kirjata kokeelliset tiedot tehokkaaseen, helposti dokumentoitavaan muotoon, joka korvaa perinteisen paperisen laboratoriopäiväkirjan. Tieto on kuitenkin yleensä tallennettu jäsentymättömään muotoon, jolloin ELN on pikemminkin digitaalinen arkisto tai vaatimustenmukainen säilytyspaikka kuin mahdollisuus suoraan hyödyntää tiedon arvoa.

LIMS-järjestelmät tarjoavat toisenlaisen näkökulman - ne keskittyvät ensisijaisesti näytteisiin ja hallitsevat huolellisesti näytteiden matkaa läpi tuotteen elinkaaren. LIMS-järjestelmät seuraavat huolellisesti jokaista vaihetta kirjautumisesta hävittämiseen vaatimustenmukaisella tavalla ja tarjoavat samalla valmiuksia laitteiden kalibrointiin ja varaston ylläpitoon.

Joskus näiden työkalujen rinnalla käytetään LES-työkaluja - LES-työkalut ovat ELN:n erikoisversio, joka keskittyy työnkulkuun ja varmistaa menettelyjen johdonmukaisuuden suorituksen aikana.

Jotta tiimi voisi määrittää tarkasti prosessiparametrin vaikutuksen tai valitun prosessin onnistumisen, sen on kuitenkin usein kerättävä tietoja manuaalisesti eri lähteistä. Tämä johtuu siitä, että prosessia tai parametria koskevat yksityiskohdat saatetaan edelleen kirjata paperipöytäkirjoihin tai vakiotoimintamenettelyihin (SOP), tai ne voivat olla vain tietystä yksikkötoiminnosta vastaavan päätutkijan mielessä. Sen jäljittäminen ja tilastollinen analysointi, miten yksittäinen syöttöparametri vaikuttaa tuotteen saantoon tai rakenteen muodostumiseen, tai sen ymmärtäminen, miten useat parametrit vaikuttavat toisiinsa kokonaisprosessin hienosäätämiseksi, voi olla työläs ja virhealtis tehtävä. Tämä tapahtuu usein vasta pitkän ajan kuluttua kokeen tai ajon suorittamisesta, mikä johtaa ajanhukkaan ja materiaalien kulumiseen.

Prosessi, jossa nämä tiedot on analysoitava ulkoisesti ja sen jälkeen integroitava takaisin toteutuspisteeseen vaadittujen muutosten toteuttamiseksi, aiheuttaa riskejä ja viivästyksiä. Kaiken kaikkiaan tämä muodostaa merkittävän esteen tietojen tehokkaalle hyödyntämiselle prosessin optimoimiseksi ja tekee prosessitietämyksen kehittämisestä haastavaa.

Laatu- ja prosessitietämys kuuluvat yhteen

Biofarmaviranomaiset etsivät koko tuotteen elinkaaren ajan jatkuvasti mahdollisuuksia parantaa tuotteen laatua. Perustamisesta lähtien ICH:n vuonna 2004 vahvistamat QbD-periaatteet (quality by design).QbD:stä on tullut biofarmateollisuuden prosessikehityksen kultainen standardi. QbD:n keskeisiä elementtejä ovat prosessin suorituskyvyn arviointi, historiatietojen ja koesuunnittelutietojen analysointi sekä sen ymmärtäminen, miten prosessit ja materiaalit vaikuttavat lopputuotteeseen. Tällä menetelmällä varmistetaan, että laatu sisällytetään tuotteen elinkaaren jokaiseen vaiheeseen, ja keskitytään kriittisten prosessivaiheiden ja -parametrien tunnistamiseen kattavan prosessituntemuksen rakentamiseksi.

Prosessin kehittämisvaiheessa ensisijaisena tavoitteena on määrittää kriittiset prosessiparametrit, joita on seurattava ja valvottava, jotta voidaan taata korkealaatuisen tuotteen toimittaminen. Näiden prosessien valinta, valvonta ja päivittäminen on dokumentoitava perusteellisesti - tehtävä, joka voi olla hankala ja virhealtis ilman digitaalisia työkaluja.

Siksi biofarmateollisuudessa on tärkeää ottaa käyttöön prosessikeskeinen digitaalinen ratkaisu. Nykypäivän nopeatempoisessa tieteellisen ja biologisen kehityksen maailmassa teollisuuden on kerättävä tehokkaasti tietoja prosesseistaan, seurattava niiden kehitystä kehityksen aikana ja ymmärrettävä, miten ne siirtyvät valmistukseen ja vaikuttavat siihen. Liity seuraamme tämän kolmiosaisen sarjan seuraaviin blogeihin, joissa syvennytään prosessiparametrien ja laatuominaisuuksien kehitykseen prosessikehityksen aikana, vaikutukseen teknologian siirtoon ja mahdollisuuksiin käyttää tekoälyä ja ML:ää prosessitiedon ylittämiseen ja prosessiälyn kehittämiseen.

Lue seuraava blogi sarjassa.

 

Kirjoittajasta

Unjulie Bhanot, tuotemarkkinointipäällikkö, prosessikehitys ja valmistus, IDBS

Unjulie Bhanot on IDBS:n prosessikehityksen ja valmistuksen tuotemarkkinointipäällikkö. Hänellä on yli 10 vuoden kokemus biolääketieteen tietotekniikan alalta, ja hän on johtanut seuraavien tuotteiden strategiaa ja kehittämistä IDBS:n bioprosessiratkaisut ja oli mukana käynnistämässä IDBS Polar markkinoille.

 

 

Viitteet:

1. (1975). Haettu osoitteesta https://www.nature.com/articles/256495a0.
2. S. Food and Drug Administration. (n.d.). Yhdysvaltain elintarvike- ja lääkelainsäädännön virstanpylväitä. Haettu osoitteesta https://www.fda.gov/about-fda/fda-history/milestones-us-food-and-drug-law
3. (2022). Haettu osoitteesta https://www.nature.com/articles/s41596-021-00645-8.
4. S. Food and Drug Administration. (2003). Osa 11, sähköiset tallenteet; sähköiset allekirjoitukset - soveltamisala ja soveltaminen. Haettu osoitteesta https://www.fda.gov/regulatory-information/search-fda-guidance-documents/part-11-electronic-records-electronic-signatures-scope-and-application.
5. (2022). Haettu osoitteesta https://www.nature.com/articles/s41596-021-00645-8.
6. Grand View Research. (2023). Elektronisen laboratoriokirjan (ELN) markkina-analyysi. Haettu osoitteesta https://www.grandviewresearch.com/industry-analysis/electronic-lab-notebook-eln-market.
7. Grand View Research. (2023). Laboratoriotietojen hallintajärjestelmän markkinoiden koko. Haettu osoitteesta https://www.grandviewresearch.com/horizon/outlook/laboratory-information-management-system-market-size/global
8. Euroopan lääkevirasto. (2017). ICH-ohje Q8 (R2) lääkekehitys. Haettu osoitteesta 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.