生物工艺需要快速行动，不要“破坏事情”

为了更快地提供新型生物疗法，同时应对财务风险和监管要求，生物制药商正在采用可促进高度集成操作的技术

Genetech位于美国加利福尼亚州Vacaville的生物生产工厂，占地面积超过42.7万平方英尺，以哺乳动物细胞生产药用蛋白质。为了确保工厂持续生产安全、高质量的生物制品，该公司开发了平台化技术，可以协调分析、表征和控制工作（图片来源：https://www.genengnews.com/）。

在几千年前的中国，人们就开始发酵大米和葡萄来酿酒。从某种意义上说，是他们发明了生物工艺技术，这种技术后来变得更加复杂。今天，生物工艺被理解为生物治疗产品的制造。这听起来好像生物工艺应该得到表扬。嗯，是的。但它也需要向正确的方向推动。生物工艺如果要克服一些重大挑战，就需要在技术上取得进步。

根据Genentech首席工程师Bonnie Shum的观点，生物工艺必须应对医疗健康行业日益复杂的问题，包括预算压力，同时在新产品的开发中表现出更多的速度和灵活性。为了迎接这些挑战，生物工艺将需要采用新技术。这样做本身就是一种挑战。

她说:“在技术实施方面存在很高的障碍，特别是在创新解决方案不符合当前卫生当局法规的范例方面。”如何克服这些障碍呢？Shum建议“创新者、最终用户和监管者之间需要更密切的合作，以在以往未知的领域定义需求和指导。”

这种情绪在整个行业都存在。例如，Cytiva的自动化过程工程师Pietro Perrone博士也强调了加速上市的必要性。他坚持认为:“病人的需求随着新情况的变化而变化，没有人愿意等待，尤其是当影响对生活质量至关重要的时候。新的疗法需要以卓越的质量更快地走出起步阶段，以保持行业声誉和患者的健康。”

即使在增加速度的同时，生物工艺公司也必须避免不必要的风险。“应用风险管理突出了项目的关键方面，同时确定了影响最小的活动，”Perrone解释说。因此，风险管理可以帮助公司在面对苛刻的时间表时，确定优先事项。

“一切更快”

加速生物工艺需要投资和创新。正如Perrone所指出的那样，“能够快速启动和更快转化的业务将在未来处于领先地位。”

不过，要想全面提高生物工艺的速度，必须要有行业以外的因素参与。“制造商和监管机构之间更有力的沟通和合作也将在满足‘一切更快’的生产需求方面发挥作用，”Perrone说。

加速生物工艺变化的一种方法建立在使用隔离制造车间上。可以根据需要快速设置和修改这些车间。因此，它们允许生物工艺商从一种生物疗法快速转换到另一种。

标准化的工艺也可以加快药品生产的各个方面。Perrone指出，标准化“需要从药品开发阶段开始，才能有效地扩大生产规模。”

连续和强化

未来生物工艺的一个方面，即连续方法，已经在进行中，但还有很长的路要走。另外，这些方法必须集成到一个完整的设施中。

MilliporeSigma的生物工艺主管Darren Verlenden说:“未来将会有一种进化，我们称之为生物制药制造的‘未来设施’，其特征是强化、连续、预测和自主操作。这些是生物工艺4.0进化的基石。”根据Verlenden,MilliporeSigma的研究表明，到2025年，大约30%的分子的商业化生产将依赖于强化技术。

向生物工艺4.0的过渡将要求公司升级特定的工具。Verlenden指出，MilliporeSigma 90%的客户“意识到他们需要在未来五年内升级数字化能力，以利用新的工艺技术。”

行业也正在寻求连续的方法，以支持向生物工艺4.0的过渡。“连续工艺是一种正在开发的技术，以支持稳健、大规模和快速生产，”Catalent生物制品开发总监Thierry Nguyen博士说。“通过使用封闭系统和快速微生物检测策略，可以实现连续工艺，但需要获得监管机构的认可，以实现原料药和药品的实时放行。”

尽管向连续工艺过渡和获得监管认可面临挑战，一些专家仍然认为这是生物工艺最关键的趋势。根据Catalent工艺开发总监Claudia Berdugo博士的说法，“连续生物工艺可能是生物制药领域的领先技术，具有实现更高效益的最佳前景。”她补充说，“已知的好处包括提高生产率、降低商品销售成本以及更小的工厂占地面积。”

然而，要想获得所有这些好处，需要付出相当大的努力。“公司需要在连续生物工艺的不同方面进行工作，包括N-1灌流、生产灌流、连续层析步骤和过程分析技术，”Berdugo表示。“另一个创新领域是分析工具和技术，这些工具和技术可以为开发和表征工艺提供快速的周转，从而促进产品生命周期的快速发展。”她补充说:“目前也在探索细胞系开发技术，这些技术的目标是提高生产率，并具有在连续生产工艺中使用的潜力。”

数字化和数据智慧

未来生物工艺的许多转变将取决于收集更多的数据并以更有效的方式使用它们。Shum说:“生物工艺技术的下一个飞跃很可能是由数字化转型推动的。过去几年，基础性变革在该行业形成了显著势头。”

Shum欢迎她在数字化、互联仪器、自动化和数据驱动决策方面所看到的进步。她希望这些进步将带来“整体生产力、可靠性以及对工艺的理解的显著改善”。

接受采访的大多数专家认为，更多地利用生物工艺数据将需要人工智能(AI)的应用。例如，Nguyen表示，在未来10年左右的时间里，人工智能将促进运营优化。他解释道:“通过数字化和人工智能辅助操作，将有可能充分利用元数据并生成预测，从而实现及时干预，增加成功的机会。”

Verlenden补充说:“在未来十年，技术的发展将由强化和连续的工艺技术、数据分析以及机器学习和人工智能在生物工艺中的进一步集成驱动。”收集这些数据的方法也在改变。正如Verlenden提到的，“我们继续寻找创新的传感器技术，允许直接和间接测量产品质量属性和工艺性能，以加强工艺控制和理解。”

在许多情况下，这些数据将被自动收集。事实上，自动化将改变生物工艺的许多步骤。Perrone说:“自动化将是生物工艺的一个持续考虑因素。”他还指出，“该行业的需求、技术和方法将推动自动化从实验室到生产线的实现，而灌装操作也将改变最佳实践。”

此外，曾经孤立的自动化工艺步骤将被整合到一起，形成一个互动的整体。Verlenden解释说:“随着我们向连接工艺的方向发展，单个单元操作将有能力与相邻系统直接通信，而不是在孤立的批次工艺中，成为‘自动化孤岛’。这种跨多个操作的控制方案的编排可以增强对生产过程的控制，从而提高产品质量和产量，同时减少工艺时间和劳动力成本。”

积极反应

自从COVID-19背后的病毒SARS-CoV-2被发现以来，制药业必须尽可能地保持灵活性，这一点再清楚不过了。在任何时候，都可能要求该行业加快开发、制造和分发全新的生物治疗制剂或疫苗。

“尽管生物制药取得了显著的进步，”Berdugo强调，“但仍然需要加速项目，以应对特定产品的高需求。”她补充说，在未来，这种需求将通过“灵活的设施和操作模式，持续的培训和改进，以及用于监测和数据管理的调度工具和操作软件”来满足。

即使是提供未来生物疗法的方法也将进化。根据Perrone的说法，这些方法将在很大程度上通过纳米技术的影响而发展。他说:“纳米技术可以提供更有针对性的治疗。它提高了针对特定治疗部位的能力，而不是针对整个患者。”Perrone建议，如果治疗更有针对性，它们可以以更低的剂量使用，减少副作用的发生率。

更多且更好的治疗方法

随着生物工艺行业实施这里描述的一些变化，什么将是前景最大的改善？Nguyen说:“这些变化应该会带来更多的成功，提高效率，减少浪费，使产品能够实时放行。”此外，Nguyen指出，这些改进“将有助于紧急情况、偏远地区和新工厂调试的快速部署。”

Verlenden说，为了达到未来生物工艺的预期生产力水平，公司必须“抛弃基于纸张的生物工艺、数据竖井、手动过程控制以及无法相互通信的仪器。取而代之的将是一个制造生态系统，通过不间断的数据采集和分析无缝连接，以信息透明和分散决策为特征。”

最终，患者的治疗决定了生物工艺的真正成功。这正是Perrone所强调的:“患者应该从这些改变中获得显著的好处，这些改变应该形成更好的治疗质量，并为存在于小患者群体中的疾病提供更多的专门治疗方法。”开发更好的治疗方法应该永远是生物工艺的主要目标 – 包括现在，不久的将来，以及以后。

新闻来源：https://www.genengnews.com/

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