바이오공정에서의 바이러스 안전성
바이오공정은 동물 유래 세포를 사용하여 단클론 항체나 재조합형 단백질 같은 치료제를 생산합니다. 생산 템플릿은 세포 배양에 의존하기 때문에 박테리아나 바이러스 오염에 민감합니다. 제약업체는 완제의약품이 이러한 오염 없이 환자에게 투여하기에 안전한지 확인해야 합니다.
여기서 논의하고자 하는 바는 다음과 같습니다.
바이러스 오염은 어디서 옵니까?
바이러스 오염의 근원은 다양합니다. ICH Q5A 지침 문서에 따르면, 바이러스 오염은 다음과 같이 2개의 카테고리로 나뉩니다.
- 세포은행에서 발견되는 바이러스 오염. 내인성 및 잠복성 바이러스는 세포은행에 존재합니다(예: 레트로바이러스). 그들은 일정하게 발현되며 연속적인 세포 계대를 통해 전달됩니다.
- 생산 중 공정에 유입되는 바이러스 오염. 외래성 바이러스는 오염된 재료나 작업자 조작을 통해 생산 중에 유입되는 바이러스입니다.
바이러스 오염의 위험 저감
바이러스 안전성은 규제 지침, 제조 품질 시스템, 양호한 공정 설계를 필요로 합니다. 종합적인 위험 분석은 외부 오염 사건 발생 시 대응책을 우선순위로 정하고 책임을 개요화하는 로드맵을 개발하는 데 도움이 됩니다.
바이러스 오염의 위험을 낮추기 위해 바이오 제조업체는 다음과 같은 프레임워크를 사용합니다.
- 예방: 세포 및 원료를 신중히 선택하여 공정 중 오염 유입 예방하기
- 검출: 원료 및 중간체에 대한 종합적인 검사를 수행하여 바이러스 오염원을 검출하기
- 제거: 다운스트림 정제 동안 존재할 수 있는 바이러스를 제거 또는 불활성화하는 기술을 도입하기
업스트림 바이러스 오염 예방
원료를 신중히 선택하고 공급하는 것은 모든 바이오제조 공정의 기본입니다. 업스트림 바이러스 안전성에 대한 규제 지침은 세포주 특성화 및 동물 유래 원료 관리에 중점을 둡니다. 가능하면 언제나 원료를 선택할 때 동물 유래 제품의 대체제를 사용해야 합니다. 화학적으로 정의된 배지는 오염의 위험을 줄이고 더 나은 로트 간 일관성을 보장합니다. 동물 유래 성분을 사용하는 경우, 위험도가 낮은 지역에서 공급되거나 감마 또는 UV 방사선 조사를 하였거나 바이러스 존재 유무 검사를 완료한 재료를 사용해야 합니다. 포도당 같은 고위험 성분의 경우, 고온 단시간 살균(HTST) 처리된 용액은 편리한 특정 위험 완화 솔루션으로, 즉시 사용 가능한 상태로 제공됩니다.
원료 이외에도, 바이러스 안전성은 잘 훈련된 작업자는 물론 외래성 바이러스 또는 미생물 오염의 위험을 최소화하기 위한 싱글유즈 시스템이나 다양한 세포 배양 배지 여과와 같은 기술을 필요로 합니다.
모든 저감 접근법은 비용을 발생시키기 때문에 오염 사건에 따른 잠재적 비용과 균형을 맞춰야 하며, 비용에는 하나 이상의 배치 폐기, 전체 시설 청소, 공정 타임 손실, 광범위한 조사, 개선을 위한 노력 등이 포함됩니다. 오염에 따른 전체 비용을 이해하면 바이러스 위험 저감 조치로 인해 증가된 비용을 정당화 할 수 있습니다.
공정 전반에 걸친 바이러스 오염 검출
원료 선택 및 검사는 생산 공정에 유입되는 바이러스 오염을 예방하는 핵심이며, 종합적인 세포주 특성화는 외래성 바이러스의 부재를 보장합니다. 마스터 세포은행(MCB) 특성화에는 체외 및 체내 바이러스 검사에서의 넓은 특이성과 함께 내재성 레트로바이러스와 같은 특정 바이러스 또는 특정 유형의 바이러스를 대상으로 하는 검사가 필요합니다. 제조용 세포은행(WCB)은 더 제한적인 검사를 받지만, 생산 종료(EOP) 세포는 MCB에서 검출되지 않았지만 존재할 수도 있는 바이러스 오염물에 대한 포괄적인 검사를 받습니다.
세포은행 및 원재료 외에 벌크 수확물 같은 주요 공정 중간체도 외래성 바이러스 및 미생물 오염에 대한 검사를 받아야 합니다.
일부 경우에는 전통적인 검사 방법을 보완하거나 Blazar™ 플랫폼과 Next Generation Sequencing (NGS)과 같은 신속분자검사법으로 대체할 수 있으며, 이로써 제조 과정 자료에 대한 실시간 결정을 내릴 수 있어 약물 생산을 가속화할 수 있습니다.
다운스트림 바이오공정에서바이러스 오염 제거
다운스트림 공정은 일련의 단계를 통해 정화된 벌크 수확물을 정제하여 관심 분자를 풍부하게 농축시키는 과정을 수반하며, 관심 분자를 불순물과 바이러스 오염으로부터 분리시킵니다. 이러한 정제 단계의 일부에선 바이러스 오염을 제거하거나 불활성화하기도 합니다.
Protein A 포획 크로마토그래피는 일반적으로 mAb 다운스트림 정제의 첫 단계입니다. 이 단계에서 Protein A 레진이 항체나 재조합형 단백질을 포획하는 반면, 기타 불순물은 통과해서 흘러 나갑니다. 이후 결합물질은 비공유결합이 끊어져서 용출됩니다. 이 단일 단계로 상대적으로 순수한 제품을 얻을 수 있으며 종종 바이러스 클리어런스를 평가하는 대상입니다.
여러 양식의 다운스트림 공정에서 바이러스 불활성 및 폴리싱 단계는 어느 정도의 바이러스 클리어런스 수준을 제공합니다. 낮은 pH, 표면활성제 또는 열에 대한 노출은 일반적으로 외피보유 바이러스 오염을 불활성화할 때 사용됩니다. 이온 교환 크로마토그래피를 이용한 폴리싱 단계는 여러 공정 및 생성물 관련 불순물을 제거하며 외피보유 또는 외피비보유 바이러스를 모두 없앱니다.
바이러스 여과는 단클론 항체와 재조합 단백질의 바이러스 안전을 보장하기 위한 핵심 구성 요소로, 크기 배제 기반으로 바이러스 보존에 의존하는 견고한 처리 단계로 간주됩니다. 단백질 집합체와 같은 불순물은 때로는 바이러스 필터의 조기 오염을 일으킬 수 있지만, 흡착성 전처리에 의해 그 영향을 줄일 수 있는 경우가 많습니다.
바이러스 클리어런스 검사 - 다운스트림 바이오공정의 바이러스 오염 제거 확인
바이러스 클리어런스 임상시험은 개별 공정 단계의 제거 능력을 평가하며 바이러스 불활성 단계에 중점을 둡니다. 예를 들면, 낮은 pH 유지 또는 크로마토그래피 분리나 바이러스 여과와 같은 잠재적인 바이러스 오염을 제거하는 단계가 있습니다.
클리어런스 임상시험을 수행하기 전에 전체 규모 공정의 축소 규모 모델이 개발되어야 하며, 공정 매개변수와 출력 결과값을 여러 규모에서 비교하여 성능이 확인되어야 합니다. 결과가 서로 맞으면 소규모 공정의 바이러스 클리어런스 역량은 대규모 공정의 클리어런스 역량을 예측한다고 기대할 수 있습니다.
클리어런스 역량 검증의 요건은 규제 지침 및 임상 개발 단계에 따라 다릅니다. 제1상 임상시험 이전에 임상시험은 마우스 백혈병바이러스(MuLV) 같은 외피보유 바이러스와, 마우스 미세바이러스(MMV) 같은 주로 파르보바이러스인 작은 외피비보유 바이러스로 수행되어야 합니다. 이러한 바이러스의 클리어런스는 바이러스 감소의 보완 메커니즘을 가진 제한된 수의 프로세스 단계를 통해 평가됩니다. 임상 개발의 후기 단계에서는 라이선스 신청 전에 바이러스 패널을 이용하여 여러 공정 단계에 걸쳐 다양한 공정 조건으로 종합적인 임상시험을 수행합니다. 이러한 후기 단계 연구는 각각의 개별 프로세스 단계의 공정 매개 변수 범위 내에서 최악의 조건에서 바이러스 클리어런스를 평가합니다.
클리어런스 연구 결과를 이해하는 것은 제품의 바이러스 안전성에 대한 위험 기반 의사 결정에 도움이 됩니다.
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바이오공정에서 바이러스 안전 도전 과제에 대한 더 자세한 정보를 얻으려면 Viral Safety eHandbook을 다운로드하세요. eHandbook은 바이오치료제가 환자 투여에 안전하다는 것을 보장하기 위한 주요 접근법 각각에 관한 정보를 제공하며 바이러스 오염 예방, 바이러스 오염 검출, 다운스트림 바이오공정 동안의 바이러스 제거에 대한 내용을 포함하고 있습니다.
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