فرآیندهای بالادستی تولید بیولوژیک
فرآیند تولید دارو با استفاده از موجودات زنده را توصیف میکند. شرکتهای بیوتکنولوژی و داروسازی از این رویکرد برای تولید داروهای بیولوژیک مانند mAb (آنتیبادیهای مونوکلونال) یا واکسنهای mRNA در مقیاس کوچک و بزرگ استفاده میکنند که مزایای متعددی نسبت به محصولات دارویی سنتی با مولکول کوچک دارد.
شیوههای اصلی در تولید زیستی، مراحل مختلف را در بر میگیرد، از فرآیندهای بالادستی که شامل کشت و برداشت سلول است تا فرآیندهای پاییندستی که بر خالصسازی و فرمولاسیون متمرکز هستند. در این مقاله، نگاهی به متمایزترین مراحل و چالشها خواهیم داشت و خواهیم دید که چگونه میتوان بر آنها غلبه کرد.
داروهای تولید شده از طریق بیوتولید
تولید زیستی نقش مهمی در داروهای مختلف، به ویژه داروهای بیولوژیک و بیوسیمیلار دارد. این فرآیند شامل استفاده از سلولهای زنده، میکروبها یا سیستمهای مهندسی ژنتیک شده برای تولید طیف گستردهای از محصولات زیستی مراقبتهای بهداشتی است.
برخی از انواع رایج محصولات زیستتولیدی عبارتند از:
- واکسنها (به عنوان مثال واکسنهای mRNA)
- وکتورهای ویروسی
- فرآوردههای خونی
- درمانهای سلولی و ژنی
- آنتیبادیها (به عنوان مثال آنتیبادیهای مونوکلونال)
- پروتئینهای نوترکیب
- فاکتورهای رشد
- هورمون ها
- ژندرمانیها
فرآیندهای بالادستی تولید بیولوژیک: توسعه و کشت رده سلولی
ساخت داروهای بیولوژیک شامل یک سری مراحل فرآیندی مجزا است که هر یک از آنها برای تضمین بیوداروهای باکیفیت بسیار مهم هستند. این مراحل شامل فرآیندهای مختلفی است، از توسعه اولیه رده سلولی گرفته تا فرمولاسیون و توزیع محصول نهایی.
در طول فرآیند تولید داروهای بیولوژیک، اقدامات دقیق کنترل کیفیت و رعایت استانداردهای نظارتی برای اطمینان از ایمنی و اثربخشی داروها بسیار مهم است.
رشتههای سلولی پستانداران اغلب به دلیل توانایی آنها در تولید پروتئینهای پیچیده با تغییرات پساترجمهای مشابه انسان ترجیح داده میشوند. این ردههای سلولی در بانکهای سلولی نگهداری میشوند و از زنده ماندن طولانیمدت و تکرارپذیری آنها در طول فرآیند تولید اطمینان حاصل میشود. فرآوری بالادستی همچنین شامل توسعه و بهینهسازی فرآیند گسترده برای به حداکثر رساندن بازده، خلوص و کیفیت پروتئین است، به عنوان مثال از طریق تشدید ردیف بذر (seed train intensification)، که در آن میتوان سرعت فرآیند کشت یک رده سلولی خاص را افزایش داد. پردازش بالادستی موفق، زمینه را برای پردازش پاییندستی فراهم میکند.
مواد اولیه
مواد اولیهای که برای تولید داروهای زیستی (بیوفارماسیوتیکال) به کار میروند، شامل محیطهای کشت، بافرها و سیستم های بیانی مانند سلولهای میکروبی یا پستانداران هستند. منبع، خاستگاه و مناسب بودن این مواد باید بهروشنی تعیین شود. همچنین باید ارزیابی شوند تا ایمنی محصول تضمین گردد. کنترلهایی مانند ممیزی تأمینکنندگان، غربالگری برای عوامل ناخواسته (adventitious agents) و راهبردهای کاهش ویروسی باید در نظر گرفته شوند. در صورتی که ماده ی اولیه منشأ انسانی یا حیوانی داشته باشد، اطلاعات تکمیلی لازم است.
بانکهای سلولی و ردههای بذر (Seed Lots)
توسعه ی بانکهای سلولی و ردههای بذر با ساخت وکتور (ناقل) و ژن نوترکیب آغاز میشود. در این مرحله، معمولاً از پلاسمیدهای باکتریایی و سلولهای باکتری برای ساخت وکتور استفاده میشود. ژنهای باکتریایی با استفاده از آنزیمها دستکاری میشوند تا ژن نوترکیب در آنها درج گردد. ژنها از طریق ترانسفکشن (انتقال ژن) با استفاده از ویروسهای دارای نقص در تکثیر، یا به روشهای فیزیکی و شیمیایی، به سلولهای میزبان وارد میشوند.
نوع سلولهای میزبان مورد استفاده، به نوع داروی زیستی (بیوفارماسیوتیکال) تولیدی بستگی دارد. ردههای سلولی یا ردههای بذر مناسب، برای ایجاد بانک اصلی (مستر بانک) از ردههای سلولی یا ردههای بذر، انتخاب میشوند. این بانکها باید بهطور گستردهای مشخصهیابی شوند، زیرا سپس از آنها برای تولید سلولهای عامل (working cells) یا ردههای بذر عامل (working seed lots) استفاده خواهد شد.
کشت سلولی
ماده ی مؤثر دارویی در طول کشت سلولی تولید میشود. این کشت یا بهصورت ناپیوسته با تغذیه ی مرحلهای (که رایجتر است) انجام میشود یا بهصورت پیوسته.
در کشت ناپیوسته با تغذیه ی مرحلهای، کشت سلولی از طریق مقیاسسازی پلهای و با استفاده از بیوراکتورهایی با حجمهای فزاینده، گسترش مییابد. کشت سلولی پیش از فاز مرگ (مرحله ی مرگ سلولی) متوقف شده و محیط کشت برداشت میشود.
در کشت پیوسته ی سلولی، ابتدا کشت سلولی تا رسیدن به تراکم بهینه ی سلولی، مقیاسسازی میشود. سپس، محیط کشت بهطور پیوسته و به همان نرخی که محیط تازه به آن اضافه میشود، برداشت میگردد تا تراکم سلولی حفظ شود. از نظر تئوری، این روش باید ماده ی مؤثری با کیفیت یکنواخت تولید کند. بیوراکتورهای مورد استفاده در این روش کوچکتر از بیوراکتورهای کشت ناپیوسته هستند، اما فرایند اغلب پیچیدهتر و هزینه ی راهاندازی و اعتبارسنجی (مدارکسازی) آن بالاتر است.
