Sbloccare l'efficienza: Sfruttare il giusto strumento digitale per costruire la conoscenza dei processi e ottimizzare lo sviluppo dei farmaci.

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

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Nell'ultimo mezzo secolo, l'industria biofarmaceutica si è concentrata sulla raccolta di dati e sull'aumento delle conoscenze sui propri prodotti terapeutici, passando da formati analogici a digitali e ampliando la propria libreria di strumenti informatici di laboratorio. Nel corso del tempo, questi strumenti si sono sviluppati per andare oltre i tradizionali approcci carta su vetro ed espandersi in aree come la gestione dell'inventario, la calibrazione delle apparecchiature o le analisi statistiche, ma con poca enfasi sulla documentazione e la gestione dei processi e dei parametri, i fattori responsabili dell'ottenimento di un prodotto di alta qualità.

Unisciti a noi in questa serie di tre puntate per scoprire perché l'industria biofarmaceutica deve spostare l'attenzione sull'acquisizione, la gestione e lo sfruttamento dei dati dei parametri e dei processi per creare conoscenze sui processi e, in ultima analisi, ottimizzare lo sviluppo dei farmaci e il trasferimento tecnologico.

Il boom dello sviluppo dei farmaci

A partire dall'inizio del XX secolo, si assiste a un aumento della scoperta di terapie a base di piccole molecole, segnata dalla scoperta dell'Aspirina. Verso la metà del secolo, il mondo stava assistendo a una rivoluzione farmaceutica. Dagli antibiotici come la penicillina e la streptomicina agli antinfiammatori non steroidei come l'ibuprofene e il diclofenac, ogni anno venivano introdotte sul mercato nuove molecole.

Nel 1975, un rapporto innovativo ha descritto nel dettaglio un metodo per generare grandi quantità di anticorpi monoclonali con bersagli specifici. Questa innovazione ha aperto la strada alla vasta gamma di anticorpi monoclonali terapeutici e diagnostici prodotti fino ad oggi.

Questa rivoluzione farmaceutica è stata accompagnata da linee guida più severe della FDA. In seguito allo scandalo della talidomide, la Emendamento Kefauver-Harris sui farmaci del 1962 ha imposto ai produttori di farmaci di dimostrare l'efficacia e la sicurezza dei loro prodotti prima di commercializzarli. Ciò richiedeva una documentazione approfondita della qualità, della sicurezza e dell'efficacia di un prodotto.

La nascita di strumenti informatici di laboratorio è seguita di lì a poco per soddisfare la crescente necessità di gestire i registri sperimentali e i campioni, rispettando al contempo le crescenti richieste normative. Gli anni '80 e '90 ha visto l'introduzione dei quaderni elettronici di laboratorio (ELN) e dei sistemi di gestione delle informazioni di laboratorio (LIMS). Nel 1997, il La FDA ha pubblicato il 21 CFR Parte 11che stabilisce gli standard per la gestione e l'utilizzo di registri e firme elettroniche nel settore farmaceutico. Questi regolamenti sono stati e continuano a essere fondamentali per consentire ai produttori di farmaci di sfruttare le soluzioni digitali per semplificare le attività di ricerca, sviluppo, produzione e convalida, garantendo l'introduzione sicura di nuovi farmaci sul mercato.

Dal 2000, l'FDA ha approvato oltre 190 terapie biologiche (tra cui anticorpi monoclonali, proteine ed enzimi) e più di 600 trattamenti a base di piccole molecole (cfr. Nature Review Drug Discovery per maggiori dettagli), e continuiamo a vedere un aumento nello sviluppo di terapie cellulari, vettori virali e oligonucleotidi. Anche le funzionalità e le caratteristiche degli ELN, dei LIMS e di altri strumenti informatici, come i sistemi di esecuzione di laboratorio (LES), si sono evoluti per soddisfare le crescenti esigenze biologiche e tecnologiche del laboratorio odierno, ad esempio per integrarsi direttamente con i grandi sistemi di automazione e gli strumenti di analisi dei farmaci, o per gestire il ciclo di vita dei prodotti terapeutici, ma questi sistemi non sono ancora focalizzati sulla coltivazione della conoscenza dei processi. Attualmente sono disponibili quasi 100 ELN e oltre 20 LIMS sul mercato. mercatocon una previsione di crescita di questi mercati pari a oltre 5,5% e 6.7% rispettivamente, nei prossimi cinque anni.

Maturità digitale per accelerare lo sviluppo dei farmaci

Con l'aumento della concorrenza globale e la crescente domanda di terapie mirate e innovative, è essenziale ridurre le tempistiche di sviluppo e trasferimento tecnologico. I pazienti si affidano a prodotti coerenti e di alta qualità, che possono essere raggiunti solo se i produttori di farmaci danno priorità alla digitalizzazione e all'automazione per ridurre i rischi e garantire uno sviluppo sicuro.

La maturità digitale, che misura l'efficacia con cui un'organizzazione sfrutta le tecnologie digitali, è fondamentale per mantenere la conoscenza dei prodotti e dei processi durante il ciclo di vita di un farmaco, insieme a tutte le informazioni che forniscono un contesto più ampio ai dati, come l'inventario di supporto, le operazioni dell'unità di contribuzione e i metodi analitici, l'idoneità delle attrezzature e i passaggi di materiale tra team e organizzazioni.

Per abilitare e migliorare la maturità digitale, i produttori di farmaci finiscono spesso per implementare una complicata rete di strumenti e sistemi diversi, che inevitabilmente creano silos di dati inefficienti e soggetti a errori. L'utilizzo di sistemi di laboratorio arcaici e basilari può avere un impatto sull'integrità dei dati, mettere a rischio la conformità alle normative, limitare le capacità di collaborazione e impedire l'approfondimento dei processi.

Senza la possibilità di sfruttare la conoscenza del processo, le organizzazioni potrebbero subire ritardi nella comprensione del reale impatto che i parametri, gli strumenti, i materiali di consumo e le decisioni relative al processo hanno sul prodotto. Nonostante la sovrapposizione di funzionalità e l'espansione delle capacità degli strumenti informatici esistenti, la capacità di gestire, monitorare e qualificare senza soluzione di continuità parametri e processi, all'interno della stessa piattaforma software in cui vengono condotte l'esecuzione e l'analisi sperimentale, rimane inutilizzata.

Sappiamo molto del nostro prodotto, ma quanto sappiamo davvero del processo?

Come industria, siamo diventati molto bravi a raccogliere dati e ad aumentare le nostre conoscenze sul prodotto, grazie agli strumenti esistenti. Ad esempio, gli ELN consentono agli scienziati di registrare i dati sperimentali in un formato efficiente e facile da documentare, sostituendo il tradizionale quaderno di laboratorio cartaceo. Tuttavia, i dati tendono a essere acquisiti in un formato non strutturato, rendendo così l'ELN più un archivio digitale o un luogo di archiviazione conforme, piuttosto che essere in grado di sfruttare direttamente il valore di tali dati.

I sistemi LIMS offrono una prospettiva diversa, con un'attenzione primaria ai campioni, gestendo meticolosamente il viaggio dei campioni attraverso il ciclo di vita del prodotto. Dall'accesso allo smaltimento, i LIMS tracciano diligentemente ogni fase in modo conforme, offrendo anche funzionalità per la calibrazione degli strumenti e la manutenzione dell'inventario.

A volte a questi strumenti si affianca un LES: versione specializzata di un ELN, i LES sono incentrati sul flusso di lavoro e garantiscono la coerenza delle procedure durante l'esecuzione.

Tuttavia, per determinare con precisione l'impatto di un parametro di processo o il successo del processo scelto, un team deve spesso raccogliere manualmente i dati da varie fonti. Questo perché i dettagli del processo o dei parametri possono essere ancora registrati su protocolli cartacei o procedure operative standard (SOP), o semplicemente risiedere nella mente dello scienziato principale responsabile di una specifica operazione unitaria. Tracciare e analizzare statisticamente il modo in cui un singolo parametro di input influisce sulla resa o sulla formazione strutturale di un prodotto, o capire come più parametri interagiscono per mettere a punto il processo complessivo, può essere un compito noioso e soggetto a errori. Spesso ciò avviene molto dopo l'esecuzione dell'esperimento o della prova, con conseguente perdita di tempo e consumo di materiali.

Il processo di analisi esterna di questi dati, per poi reintegrarli nel punto di esecuzione per implementare le modifiche richieste, introduce rischi e ritardi. Complessivamente, questo crea un ostacolo significativo allo sfruttamento efficace dei dati per ottimizzare il processo e rende difficile lo sviluppo della conoscenza del processo.

Qualità e conoscenza dei processi vanno di pari passo

Durante l'intero ciclo di vita del prodotto, le organizzazioni del settore biofarmaceutico cercano continuamente opportunità per migliorare la qualità del prodotto. Da quando è stato istituito il principi Quality by Design (QbD) da parte dell'ICH nel 2004.La QbD è diventata il gold standard per lo sviluppo dei processi nell'industria biofarmaceutica. Gli elementi fondamentali della QbD comprendono la valutazione delle prestazioni del processo, l'analisi dei dati storici e del disegno degli esperimenti (DoE) e la comprensione dell'impatto dei processi e dei materiali sul prodotto finale. Questa metodologia garantisce che la qualità sia integrata in ogni fase del ciclo di vita del prodotto, con particolare attenzione all'identificazione delle fasi e dei parametri critici del processo per costruire una conoscenza completa del processo.

Durante la fase di sviluppo del processo, l'obiettivo principale è quello di individuare i parametri critici del processo che devono essere monitorati e controllati per garantire la consegna di un prodotto di alta qualità. La selezione, il controllo e l'aggiornamento di questi processi devono essere accuratamente documentati, un compito che può essere gravoso e soggetto a errori senza l'aiuto di strumenti digitali.

Per questo motivo, è essenziale che l'industria biofarmaceutica adotti una soluzione digitale incentrata sui processi. Nell'attuale mondo frenetico di progressi scientifici e biologici, il settore deve acquisire efficacemente i dati sui propri processi, seguirne l'evoluzione durante lo sviluppo e capire come questi si traducono e hanno un impatto sulla produzione. Nei prossimi blog di questa serie in tre parti approfondiremo l'evoluzione dei parametri di processo e degli attributi di qualità nel corso dello sviluppo del processo, l'impatto sul trasferimento tecnologico e il potenziale di utilizzo dell'AI/ML per trascendere la conoscenza del processo e sviluppare l'intelligenza del processo.

Leggi il blog successivo della serie.

 

L'autore

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

Unjulie Bhanot è Product Marketing Manager per lo sviluppo e la produzione dei processi presso IDBS. Con oltre 10 anni di esperienza nel settore dell'informatica biofarmaceutica, ha guidato la strategia e lo sviluppo di Soluzioni per i bioprocessi di IDBS ed è stato determinante per il lancio di IDBS Polar al mercato.

 

 

Riferimenti:

1. (1975). Recuperato da https://www.nature.com/articles/256495a0
2. S. Food and Drug Administration. (n.d.). Pietre miliari della legislazione statunitense in materia di alimenti e farmaci. Recuperato da https://www.fda.gov/about-fda/fda-history/milestones-us-food-and-drug-law
3. (2022). Recuperato da https://www.nature.com/articles/s41596-021-00645-8
4. S. Food and Drug Administration. (2003). Parte 11, registrazioni elettroniche; firme elettroniche - ambito e applicazione. Recuperato da https://www.fda.gov/regulatory-information/search-fda-guidance-documents/part-11-electronic-records-electronic-signatures-scope-and-application
5. (2022). Recuperato da https://www.nature.com/articles/s41596-021-00645-8
6. Grand View Research. (2023). Analisi del mercato dei taccuini da laboratorio elettronici (ELN). Recuperato da https://www.grandviewresearch.com/industry-analysis/electronic-lab-notebook-eln-market
7. Grand View Research. (2023). Dimensioni del mercato dei sistemi di gestione delle informazioni di laboratorio. Recuperato da https://www.grandviewresearch.com/horizon/outlook/laboratory-information-management-system-market-size/global
8. Agenzia europea per i medicinali. (2017). Linea guida ICH Q8 (R2) sullo sviluppo farmaceutico. Recuperato da 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