基因治疗CMC避坑指南｜专题三：质粒生产的污染及交叉污染风险解析

2024-07-03

众所周知，近年来基因治疗迅猛发展，已有数十款药物陆续上市。国内的研发管线也在爆发中，陆续有产品进入IND/BLA的审批阶段。FDA在药品审批时需要申请人提供基因治疗产品完整的CMC信息。CMC信息涵盖保障产品安全、鉴别、纯度、规格、效价这些质量属性。我们发现临床研究的各个阶段都有可能因为CMC问题导致hold，BLA阶段也会因为CMC问题导致退审。例如在Zolgensma的 BLA中，一共收到了64份IR，其中CMC相关共有38份，涵盖生产工艺、分析方法、稳定性等各个方面。据了解全球范围内因为CMC问题被延迟审批的占比在80%左右。比例之高令人咋舌，也让行业从业人员愈发重视CMC。然而中国的基因治疗行业发展还处于早期阶段，CMC人员缺乏专业的知识体系和经验，对技术和法规的把握都不够，给项目推进到商业化带来潜在巨大风险。为此，同写意联合基因治疗专业CDMO行诚生物赋能行业，推出【基因治疗CMC避坑指南】系列内容，旨在帮助行业人员系统学习CMC各个板块内容，快速补齐CMC短板，避免在CMC问题上踩坑走错路走弯路。系列内容将分别从以下四个模块十个专题详细阐述：基因治疗工艺开发 1.病毒载体的生产细胞选择及变更 2.病毒载体的生产上下游工艺的选择 3.质粒生产的污染及交叉污染风险解析分析方法开发 4.rAAV载体的基因组滴度测定及方法变更 5.生物活性分析方法的建立，验证及变更 6.复制型腺相关病毒rcAAV的检测及验证 7.阶段性适应的检测方法的建立，验证及方法变更质量控制和申报要求 8.阶段适应性的质量体系建立 9.基因治疗产品药学部分注册申报资料和技术要求 CDMO选择 10.基因治疗CDMO选择指南（关注我们，及时学习后续更新内容）专题三质粒生产的污染及交叉污染风险解析已上市基因治疗产品在递送载体层面以病毒载体为主。而质粒是病毒载体生产的关键原料，它的生产工艺和质量至关重要。然而由于共线生产和质粒本身的性质等原因导致的交叉污染问题是行业面临的最大挑战之一。本期内容就将探讨质粒生产的污染及交叉污染风险解析。内容将从污染的定义、发生的污染与交叉污染的途径以及如何识别进而控制污染进行详细阐述，相信对大家会有帮助。污染的定义对药品生产中关于污染和交叉污染的定义，2011年03月01日颁布实施的《药品生产质量管理规范》中有明确的定义：污染：在生产、取样、包装或重新包装、贮存或运输等操作过程中，原辅料、中间产品、待包装产品、成品受到具有化学或微生物特性的杂质或异物的不利影响。主要是来自周围生产区域或甚至是外部环境的污染物（如，微生物、粒子或外来异物）侵入产生的环境污染。环境污染中颗粒/外来异物和生物污染通常出现的情况示例： ▪ 机械传播（如，通过人员、物料或设备） ▪ 空气传播污染交叉污染：不同原料、辅料及产品之间发生的相互污染。主要是从一种产品以某种方式转移到另一种产品时会发生交叉污染。交叉污染发生的四个路径如下： ▪ 混淆：是指在生产过程中由于标签错误、操作错误或者管理不善导致不同产品被错误地混合。 ▪ 残留：在生产设备或者容器未被彻底清洁和验证清洁有效期之前，用于先前批次或产品可能在设备或容器表面留下地残留物。 ▪ 机械传播：设计物理接触和移动。例如使用同一设备处理不同产品时，如果设备地清洗和准备工作不到位，从一个产品到另外一个产品地物理转移就可能导致交叉污染；此外，操作人员的个人防护装备（如手套、衣物）如果在处理不同产品时未更换或清洁，也有可能成为交叉污染的媒介。 ▪ 空气传播：通过空气介质传递污染物的过程。如同一洁净区生产不同产品时，空调系统或气流设计不合理，可能导致不同产品在空调系统流动，导致交叉污染的发生。交叉污染主题的关注点如下： 1. 在共用设施生产的产品类型 2. 与商业化产品在共同区域生产的研发产品 3. 具有适当的文件性的实施交叉污染控制的政策和策略，体现出所共线生产的产品或是计划生产产品相关的危害 4. 厂房/设备/公用设施等的共用程度经过风险评估 5. 对于新产品引入在交叉污染控制方面具有适当的控制措施由于质粒产品的理化特性，在质粒产品生产过程中，污染和交叉污染控制是保证质粒产品质量和安全的关键。由于每个受污染的要素都可能严重危害产品质量，因此消除污染和交叉污染对于质粒生产来说是最重要的，必须建立药品生产的污染控制策略。质粒GMP生产中上、下游工艺过程发生的污染与交叉污染的途径： 01 人员 • 更衣与卫生的培训不到位或更衣流程不合理人员污染环境，造成的污染 • 生产人员的生产工艺、操作的培训不到位增加各个生产工序操作带来的污染与交叉污染的风险 02 厂房设施 • 厂房和空调系统的布局设计：不合理的车间房间布置，不合理的房间之间空调系统及压差设计。 • 适当控制人员、物料、设备和废物流入流出等关键区域人流、物流、设备和废物流入流出的线路设计不合理，如样品进出与废物流流向有交叉。 •保持所需环境控制水平的有效性、连续性车间清洁、消毒不彻底，导致有微生物或产品残留带来的污染和交叉污染的风险。 03 设备/耗材 • 非密闭的工艺和相关控制系统下游纯化采用开口操作，如裂解、层析、过滤过程，有将样品暴露在车间环境中，带来的污染和交叉污染的风险。 • 非专用或一次性耗材匹配的设备上游发酵使用、共用非一次性的发酵系统、非一次性离心设备。下游纯化使用、共用非一次性超滤、层析系统、非一次性管路和储罐。 • 专用设备、耗材标识不清楚上游发酵收集的菌体储存的冰箱没有进行专用的管理，或菌体标识不清晰易于混淆。下游纯化使用的超滤、层析系统没有进行专用的管理；中空纤维、层析填料、层析柱等关键重复利用的耗材没有进行专用保存和管理。 04 生产管理不合理 • 生产排产不合理上游发酵、下游纯化在同时生产多个产品带来的交叉污染风险。 • 清洁、消毒和灭菌程序不彻底质粒上游发酵使用的培养基、补料缓冲液，下游纯化使用的纯化组件的灭菌不彻底，导致的污染；上游发酵在接种或转移过程中使用了非无菌一次性移液器、培养瓶、摇瓶，可能会引入其他微生物，导致的污染。上游发酵过程使用的空气未经严格的除菌过滤，会导致发酵过程中污染的发生。质粒下游纯化使用的中空纤维、层析柱、层析系统、层析填料清洗和消毒不彻底导致的污染与交叉污染。上游发酵的生物安全柜、超净工作台、生物反应器、离心机，下游纯化的超滤系统、层析系统，未经彻底清洁或消毒，去除质粒DNA残留，会导致交叉污染的发生。 • 生产流程控制多产品共线生产时，需要有合理的更衣流程设计，需要确保同一时间的人流、物流、废物流、产品流的空间独立性，否则会加大污染和交叉污染的风险。 05 产品和物料管理不规范 • 物料和产品接受、贮存、发运、退库等不规范，易于混淆和交叉污染 • 关键公用工程的质量控制，如水系统、空调系统生产用水未进行定期的检测；对空调系统未进行定期的初效、高效的过滤网的更换。 06 生产工艺 • 生产工艺过于复杂质粒生产工艺越复杂（工艺步骤多、生产周期长），对设备，人员操作，物料种类等要求就会越高，会增加污染与交叉污染的风险。如三步层析质粒生产工艺，需要层析系统（大多重复使用），层析填料和层析柱，多种层析缓冲液，生产工艺持续较长时间。都会增加污染与交叉污染的风险。因此，质粒生产中发生的污染，可能导致上游发酵染菌；下游纯质粒样品的微生物限度、细菌内毒素残留超标，影响质粒的产品质量；增加失败批次发生的概率。质粒生产中发生的交叉污染，可能导致非目标质粒的DNA的引入，降低原有的生物学活性或造成其他未知的不良生物活性和免疫反应，影响质粒产品的安全性，导致批次失败。行诚生物经风险评估识别潜在污染源，采取适当的控制措施或程序方法来降低污染与交叉污染地风险。一般而言，大多数污染和交叉污染可以通过以下措施加以控制： 01 人员 • 对更衣与卫生的培训行诚生物有科学合理且严谨的多线生产更衣（口罩、帽子、手套）及退更流程设计，生产人员经过并完成更衣培训和更衣确认考核后，方可上岗。 • 员工对生产工艺、操作的培训行诚生物的生产人员经过并完成生产工艺相关及操作的培训和考核后，方可上岗。团队已积累了8个IND项目，19个质粒，50个批次的GMP生产经验。 02 厂房设施 • 厂房布局：独立的空调系统分区隔离、气锁间和压差控制行诚生物质粒生产车间的上游与下游的独立空调系统：上游有5条独立的生产线，下游有2条独立的生产线；各个功能间配有气锁间压差控制，进出通道采用互锁门系统（同一气锁间的门不能同时打开） • 控制人员、物料、设备、废物和产品流入流出关键生产区域，最大限度避免交叉污染行诚生物质粒生产车间在设计阶段经过专业的厂房设计技术团队和生产工艺技术团队进行了多达5轮以上的修改和升级，确定了人流进出、物料进出、设备进出、废物进出的路线，并确定了功能区与非功能区的布局。图纸经过药监行管和前FDA专家们的审阅。完全符合国家药监局核查中心发布《药品共线生产质量风险管理指南》（2013年）要求。 • 保持所需洁净区域环境控制水平的有效性、连续性行诚生物质粒生产车间根据生产情况，制定并执行车间的大清、小清计划，保证质粒生产各个功能区、非功能区环境条件的有效性和连续性，制定并执行定期的EM检测活动。 03 设备/耗材 • 选择密闭的工艺和相关控制系统行诚生物质粒生产下游纯化从裂解、澄清、超离、层析、除菌过滤，样品始终在一次性系统中进行操作、转移、储存，做到完全密闭，最大程度避免了污染和交叉污染的发生。 • 专业或一次性耗材匹配的设备行诚生物质粒生产上游发酵采用支持一次性发酵袋的发酵系统、支持一次性离心袋的离心机。行诚生物质粒生产下游纯化采用一次性的裂解组件系统、一次性管路的中空纤维超滤系统（无共用的不锈钢夹具组件）、采用一次性管路的过滤系统；中空纤维、层析填料采用项目专用，最大限度避免污染和交叉污染的风险。 • 专用设备、耗材清晰地标识行诚生物质粒上游发酵和下游纯化使用的样品暂存的冰箱，对各个专用项目、不同工段的样品进行了有效的物理隔离，并进行了有效易于区分的标识管理。行诚生物质粒下游纯化对各个项目专用的中空纤维、层析填料、层析柱，进行了项目专用的标签标识管理。 04 生产管理 • 阶段性生产行诚生物质粒车间将溶液配置、生产组件组装及灭菌根据生产情况进行统一处理；不同项目根据车间产能和功能间利用情况，进行合理分配； • 设计和实施有效地清洁、消毒和灭菌程序行诚生物质粒上游发酵使用的培养基、补料缓冲液，下游纯化使用的纯化组件的灭菌方法进行了灭菌方法验证和确认；下游纯化使用的中空纤维、层析柱、层析系统、层析填料的消毒方法进行了验证和确认。 • 生产流程控制行诚生物质粒生产车间采用多产品共线生产模式，从车间设计上，划分了不同空调系统分区，经过EMPQ确认了合理且严格的高标准更衣流程，并确保同一时间内人流、物流、废物流、产品流的空间独立性，最大限度降低污染和交叉污染的风险。 05 产品和物料管理 • 物料和产品接受、贮存、发运等行诚生物质粒GMP生产使用的物料在使用前QA进行了放行，并有系统的物料领用流程；质粒上下游的菌体、中间品、由生产车间进行了独立贮存管理；成品则由仓库进行入库、出库、发运记录和管理。 • 关键公用工程的质量控制，如水系统、空调系统行诚生物对生产用水进行定期的检测；对空调系统进行定期的初效、高效的过滤网更换。并经过QA验证部门严格灭菌和更换周期确认。 06 质粒生产采用了无层析生产工艺 • 科学合理简单的生产工艺行诚生物质粒生产的下游纯化采用1步层析或无层析工艺，帮助多个客户完成IIT批的病毒、mRNA质粒制备。简单有效的工艺，极大程度降低了由于工艺复杂中设备、耗材、环境、人员、操作带来的污染和交叉污染风险。 • 无层析工艺采用一次性碱裂解系统。全部采用密闭操作。避免裂解系统的重复使用，大大降低了交叉污染的风险。 • 无层析工艺设备免除了层析系统的使用，避免了批次间或产品间的系统清洗和清洁确认。基因治疗CMC避坑指南系列文章合集 1.病毒载体的生产细胞选择及变更关于同写意同写意论坛是中国新药研发行业权威的多元化交流平台，二十年来共举办会议论坛百余期。“同写意新药英才俱乐部”基于同写意论坛而成立，早已成为众多新药英才的精神家园和中国新药思想的重要发源地之一。同写意在北京、苏州、深圳、成都设立多个管理中心负责同写意活动的运营。尊享多重企业/机构会员特权 ● 分享庞大新药生态圈资源库； ● 同写意活动优享折扣； ● 会员专属坐席及专家交流机会； ● 同写意活动优先赞助权； ● 机构品牌活动策划与全方位推广； ● 秘书处一对一贴心服务。入会请联系同写意秘书处同写意创新链盟机构（上下滑动查看更多）立迪生物 | 森西赛智 | 汇芯生物 | 申科生物 | 方拓生物 | 东抗生物 | 科盛达 | 依利特 | 翊曼生物丨锐拓生物丨复百澳生物丨圆因生物丨普洛斯丨华润三九丨皓阳生物丨人福医药丨广生堂药业丨澳宗生物丨妙顺生物 | 荣捷生物丨行诚生物 | 宜联生物 | 生命资本 | 恒诺康丨益诺思 | 深圳细胞谷丨佰诺达生物 | 沃臻生物 | 金仪盛世 | 朗信生物 | 亦笙科技 | 中健云康 | 九州通 | 劲帆医药 | 沙砾生物 | 裕策生物 | 同立海源 | 药明生基 | 奥浦迈 | 原启生物 | 百力司康 | 宁丹新药 | 上海细胞治疗集团 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