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Tecnologia analitica di processo in tempo reale per uno sviluppo accelerato di prodotti biologici e una migliore coerenza della produzione

Di Colin Hebert, PhD, Mina Elahy, PhD, Sean Hart, PhD, Jonathan Turner, PhD e Renee Hart

Il processo complessivo per lo sviluppo e la produzione di vaccini e terapie cellulari e geniche (CGT) è impegnativo e richiede molte risorse perché coinvolge materie prime complesse e variabili, procedure di biotrattamento impegnative e prodotti finali sensibili. L’adozione di solide tecnologie analitiche per consentire un rapido sviluppo dei processi e garantire la qualità e la coerenza della produzione è una componente chiave per rendere le richieste di licenza di prodotti biologici a prova di errore.

Tuttavia, molti attuali metodi analitici, in particolare per vaccini e CGT, devono affrontare sfide in termini di velocità, riproducibilità e requisiti di risorse, facendo aumentare i costi e i tempi di sviluppo. La bioanalisi avanzata sta diventando una parte vitale di un programma di bioproduzione Quality by Design (QbD) di successo, in cui dati accurati e precisi in tempo reale consentono una migliore coerenza della produzione e qualità del prodotto.

L'implementazione della tecnologia analitica di processo (PAT), in cui i dati in tempo reale, inclusi gli attributi critici di qualità (CQA) e i parametri critici di processo (CPP), possono essere monitorati e analizzati in modo completo e proattivo, consente controlli di processo avanzati e lo sviluppo di processi dinamici e robusti. processi.

Laser Force Cytology™ (LFC™), una nuova tecnologia senza etichetta, applica forze ottiche e idrodinamiche a singole cellule per misurarne le proprietà biofisiche e biochimiche intrinseche senza l'uso di coloranti, anticorpi o etichette fluorescenti.1 Queste proprietà di forza ottica, compreso l'indice di rifrazione, cambia con un'ampia varietà di fenomeni biologici, comprese le condizioni di salute delle cellule, l'attivazione, la trasfezione, la differenziazione cellulare e l'infezione virale.

LFC misura gli indicatori precoci e sottili dei cambiamenti e delle differenze fenotipiche in modo sensibile e rapido, consentendo sia l'analisi in corso che i test di rilascio offline e di potenza per garantire qualità e rese costanti del prodotto.2-4 Ad esempio, LFC può fornire un coefficiente di variazione fino al 14% quando si misura la trasduzione del virus adeno-associato (AAV).

In questo tutorial, alcune applicazioni LFC illustrano il vantaggio dei dati sulla forza ottica in tempo reale per monitorare la differenziazione delle cellule staminali, la produzione di AAV tramite trasfezione e la potenza del vaccino con virus vivi. A differenza di molti test che sono laboriosi, lenti e inaffidabili e quindi non adatti come metodi PAT, LFC fornisce risultati accurati, precisi e sensibili in pochi minuti, dimostrando il suo ruolo chiave all'interno dei programmi QbD.

Gli anticorpi hanno un'ampia applicabilità come strumenti analitici, inclusa la caratterizzazione fenotipica delle cellule, il rilevamento/quantificazione delle proteine ​​e la separazione delle proteine. Tuttavia, gli anticorpi non sono privi di inconvenienti e, in molti casi, un approccio senza etichetta è vantaggioso. Legandosi a una cellula, gli anticorpi possono alterarne lo stato di attivazione. Di conseguenza, l'espressione dei marcatori di superficie non è sempre coerente e i risultati analitici potrebbero esserne influenzati.

Un approccio senza etichetta consente invece di misurare la cellula nel suo stato nativo. La sensibilità e la specificità degli anticorpi possono variare in base all'antigene bersaglio, alla diversità della popolazione e al lotto di produzione, creando falsi positivi e falsi negativi, nonché difficoltà nel ripetere i risultati di studi basati sugli anticorpi.5 Gli anticorpi richiedono inoltre una conoscenza preliminare e la disponibilità di un marcatore specifico della superficie cellulare, impedendo la scoperta a priori di cambiamenti o differenze sconosciuti tra le cellule. Al contrario, un approccio senza etichetta può effettuare misurazioni imparziali e universali che non sono influenzate dalla variabilità da lotto a lotto.

Infine, l’implementazione degli anticorpi richiede in genere tempi, costi e manodopera significativi, il che li rende dispendiosi in termini di risorse e non modificabili per l’uso nei metodi PAT. LFC fornisce analisi senza etichetta con perturbazione minima del campione e tempi rapidi per ottenere il risultato (minuti). Un esempio è il monitoraggio della differenziazione delle cellule staminali. I dati LFC che illustrano la differenziazione delle cellule staminali mesenchimali derivate dal midollo osseo umano (hBM-MSC) in osteoblasti o adipociti sono mostrati nella Figura 1.