効率性を引き出す：適切なデジタルツールを活用してプロセス知識を構築し、医薬品開発を合理化する

IDBS、プロセス開発・製造部門プロダクト・マーケティング・マネージャー、ウンジュリー・バノット 記

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過去半世紀にわたり、バイオ製薬業界は、アナログ形式からデジタル形式へ移行し、ラボのインフォマティクス・ツールのライブラリを拡張することで、治療製品に関するデータを収集し、知識を増やすことに注力してきた。そのうちに、これらのツールは、従来の紙とガラスによるアプローチを超えて、在庫管理、機器の校正、統計分析などの分野にまで発展してきたが、高品質の製品を達成するための要因であるプロセスやパラメータの文書化と管理にはあまり重点が置かれていなかった。

この3部構成のシリーズでは、バイオ製薬業界がなぜパラメータとプロセスデータの取得、管理、活用に重点を移し、プロセス知識を創造し、最終的に医薬品開発と技術移転を最適化する必要があるのかを明らかにする。

医薬品開発ブーム

20世紀に入ってから、アスピリンの発見に象徴されるように、低分子治療薬の発見が盛んになった。そして今世紀半ばには、世界は医薬品革命を目撃することになった。ペニシリンやストレプトマイシンのような抗生物質から、イブプロフェンやジクロフェナクのような非ステロイド性抗炎症薬まで、毎年新しい分子が市場に出回るようになった。

1975年 画期的な報告書 は、特定の標的を持つモノクローナル抗体を大量に作製する方法を詳述した。この技術革新は、今日までに生み出された膨大な種類の治療用モノクローナル抗体や診断用モノクローナル抗体への道を開いた。

医薬品におけるこの革命は、FDAのガイドラインの厳格化に伴って起こった。サリドマイド・スキャンダルを受けて 1962年ケフォーヴァー・ハリス医薬品修正条項 は、医薬品メーカーが製品を販売する前に、その有効性と安全性を証明することを義務付けた。そのためには、製品の品質、安全性、有効性を徹底的に文書化する必要があった。

実験室情報学ツールの誕生は、実験記録とサンプルを管理する必要性の高まりに応えるとともに、規制上の要求の高まりに対応するため、まもなく起こった。1980年代と1990年代 紹介を見た 基本的な電子実験ノート（ELN）と実験室情報管理システム（LIMS）の。1997年には FDAは21 CFR Part 11を発表した。医薬品における電子記録および電子署名の管理・使用に関する基準を定めるものである。これらの規制は、医薬品メーカーがデジタルソリューションを活用して研究、開発、製造、検証活動を合理化し、新薬の安全な市場投入を確保するための基本的なものであり、現在も継続している。

2000年以降、FDAは190以上の生物学的治療薬（モノクローナル抗体、タンパク質、酵素を含む）と600以上の低分子治療薬を承認している。 ネイチャー・レビュー創薬 詳細はこちら）、細胞、ウイルスベクター、オリゴヌクレオチド治療薬の開発も増加の一途をたどっている。ELN、LIMS、そしてラボ実行システム（LES）のような他のインフォマティクス・ツールの機能や特徴も、今日のラボのこうした生物学的・技術的ニーズの高まりに対応するために進化してきた。例えば、大規模な自動化システムや薬剤分析機器と直接統合したり、治療製品の製品ライフサイクルを管理したりするためであるが、それでも、これらのシステムはプロセス知識の育成には焦点を当てていない。 現在、アクティブなELNは100近くあり、LIMSは20以上ある。 マーケットで成長すると予測されている。 5.5%以上 そして 6.7% それぞれ今後5年間である。

医薬品開発加速のためのデジタル成熟

世界的な競争が激化し、標的を絞った革新的な治療法への需要が高まる中、開発と技術移転のタイムラインの短縮は不可欠です。患者には、一貫した高品質の製品が迅速に届くことが求められます。これは、医薬品メーカーがデジタル化と自動化を優先し、リスクを軽減して安全な開発を確保することによってのみ達成できることです。

デジタル成熟度は、組織がデジタル技術をいかに効果的に活用しているかを測るもので、医薬品開発のライフサイクル全体にわたって、製品およびプロセスに関する知識を維持するために不可欠である。

デジタルの成熟を可能にし、強化するために、医薬品メーカーは多くの場合、さまざまなツールやシステムを複雑に組み合わせて導入することになるが、必然的に非効率でエラーの起こりやすいデータサイロを生み出すことになる。古臭く基本的なラボシステムを使用することは、データの完全性に影響を与え、規制遵守のリスクを負い、コラボレーション機能を制限し、プロセスの洞察を妨げる可能性がある。

プロセスの知識を活用する力がなければ、組織は、プロセスパラメーター、機器、消耗品、プロセスの決定が製品に与える真の影響を理解することの遅れに直面する可能性がある。既存のインフォマティクス・ツールの機能が重複し、機能が拡張しているにもかかわらず、実験実行と分析が行われる同じソフトウェア・プラットフォーム内で、パラメーターとプロセスを管理、モニターし、シームレスに適格性を確認する能力は、未開発のままである。

私たちは製品について多くのことを知っているが、そのプロセスについて本当はどれだけ知っているだろうか？

業界として、私たちはデータを収集し、製品に関する知識を増やすことに非常に長けており、既存のツールがこれを可能にしている。例えば、ELNは、科学者が実験データを効率的で文書化しやすい形式で記録することを可能にし、従来の紙の実験ノートに取って代わる。 しかし、データは構造化されていないフォーマットで記録される傾向があるため、ELNはデータの価値を直接利用することができるというよりは、デジタルリポジトリや準拠した保存場所という意味合いが強い。

LIMSシステムは、サンプルに主眼を置き、製品のライフサイクルを通じたサンプルの旅を綿密に管理するという、異なる視点を提供します。ログインから廃棄まで、LIMSは機器の校正や在庫メンテナンスの機能も提供しながら、各ステップをコンプライアンスに従って熱心に追跡します。

ELNの特殊版として、LESはワークフロー中心で、実行中の手順の一貫性を保証する。

しかし、チームがプロセスパラメータの影響や選択したプロセスの成功を正確に判断するためには、多くの場合、様々なソースからデータを手作業で収集する必要がある。なぜなら、プロセスやパラメーターの詳細は、いまだに紙のプロトコルや標準操作手順書（SOP）に記録されていたり、単に特定のユニットオペレーションを担当する主任科学者の頭の中に存在していたりするからである。一つの入力パラメーターが製品の収率や構造形成にどのような影響を与えるかを追跡し、統計的に分析することや、複数のパラメーターがどのように相互作用してプロセス全体を微調整するかを理解することは、面倒でミスの起こりやすい作業となる。これは、実験や運転が行われた後に行われることが多く、時間のロスや材料の消費につながります。

このデータを外部で分析し、必要な変更を実施するために実行ポイントに再統合しなければならないプロセスは、リスクと遅延をもたらす。このことが、プロセスを最適化するためにデータを効果的に活用するための大きな障害となり、プロセス知識の開発を困難なものにしている。

品質とプロセスの知識は共にある

製品のライフサイクルを通じて、バイオ製薬企業は製品の品質を高める機会を絶えず求めている。の設立以来 2004年のICHによるQuality by Design (QbD)の原則QbDは、バイオ医薬品業界におけるプロセス開発のゴールドスタンダードとなっている。QbDの核となる要素には、プロセス性能の評価、履歴データおよび実験計画法（DoE）データの分析、プロセスと材料が最終製品にどのような影響を与えるかの理解が含まれる。この方法論は、包括的なプロセス知識を構築するために、重要なプロセスステップとパラメーターを特定することに重点を置き、製品ライフサイクルの各段階に品質が統合されることを保証する。

プロセス開発段階では、高品質な製品を保証するために監視・制御しなければならない重要なプロセスパラメーターを特定することが第一の目標となる。これらのプロセスの選択、制御、更新は、デジタルツールの助けを借りなければ、煩雑でミスの起こりやすい作業であるため、徹底的に文書化されなければならない。

したがって、バイオ製薬業界にとって、プロセスに焦点を当てたデジタル・ソリューションの導入は不可欠である。科学的、生物学的進歩が目まぐるしく進む今日の世界において、バイオ医薬品業界は、プロセスに関するデータを効果的に取得し、開発を通してその進化を追跡し、それらが製造にどのように反映され、どのような影響を与えるかを理解する必要があります。この3回シリーズの次のブログでは、プロセス開発におけるプロセスパラメータと品質属性の進化、技術移転への影響、プロセス知識を超越しプロセスインテリジェンスを開発するためにAI/MLを使用する可能性について深く掘り下げます。

続きを読む 次のブログ シリーズに登場する。

 

著者について

IDBS、プロセス開発・製造部門プロダクト・マーケティング・マネージャー、ウンジュリー・バノット 記

Unjulie BhanotはIDBSのプロセス開発・製造部門プロダクトマーケティングマネージャー。バイオ医薬品インフォマティクスの分野で10年以上の経験を持ち、以下の製品の戦略と開発を主導してきた。 IDBSのバイオプロセス・ソリューション の立ち上げに尽力した。 IDBS Polar 市場へ

 

 

参考文献

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2. S.米国食品医薬品局。(n.d.).米国食品医薬品法のマイルストーン。https://www.fda.gov/about-fda/fda-history/milestones-us-food-and-drug-law から取得。
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