【ds工艺】质量是基于源于设计路线的单抗产品细胞培养工艺研究。

前言

目前，随着国内生物医药的迅速发展，越来越多的生物制药企业的产品开发正在进入产业化阶段。在生物制药领域，质量来自设计(QbD)，是一种系统的、结构性的、科学的和基于风险的药物开发方法，是科学有效地管理产品、过程和分析方法的重要工具。目前，单航领域是生物制药行业发展最快的领域之一，也是相对成熟的领域之一，QbD关于单航产品开发的报道越来越多。本文简述了QbD在单抗产品细胞培养生产工艺中应用的概念和初步想法。

细胞培养生产工艺

抗体药物的原液生产大致可分为上游工艺(细胞培养)、下游工艺(纯化)，每一环都有核心技术，这些核心技术环环相扣，形成抗体药物生产企业的核心竞争力。典型的单抗药物商业化生产过程上游工艺(细胞培养)一般采用细胞恢复和传代扩增培养细胞大规模培养细胞分离(可能属于下游工艺)。

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细胞复苏和传代

将种子放入恒温水浴锅，一般温度控制在35左右，预热为30min，解冻工作细胞库细胞，根据工艺要求调整解冻时间，然后将解冻细胞放入培养基，离心分离后转移到摇瓶(如250 mL)，摇晃瓶子。在控制CO2浓度、培养温度、培养时间等的同时，要根据工艺的要求调整接种密度，控制细胞活率等。将上述复苏种子细胞按一定密度稀释到新的摇瓶(如500 mL/2000mL)中，调节温度、CO2浓度、溶解氧浓度、培养温度、培养时间、摇速、pH等因素，逐步扩增细胞数，以满足一级种子罐的接种要求。

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扩增培养(也称为种子培养)

一级种子培养

将摇瓶种子细胞按一定密度接种到一级种子筒(如20 L)中，调节温度、CO2浓度、溶解氧浓度、培养温度、培养时间、搅拌速度、pH、培养基等，逐步扩大到细胞数，以满足二级种子筒的需要。

二次种子培养

将一级种子按一定密度接种到二级种子罐(如50 L)中，调整温度、CO2浓度、溶解氧浓度、培养温度、培养时间、搅拌速度、pH、培养基等，根据细胞数逐步扩增，以满足三级种子罐的接种要求。

三次种子培养

将二级种子按一定密度接种到三级种子罐(如100 L)中，并调整温度、CO2浓度、溶解氧浓度、培养温度、培养时间、搅拌速度、pH、培养基等，逐步扩增，以满足细胞发酵培养的接种要求。

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细胞大规模培养(也称为生物反应器细胞培养)

种子增强后，要进入细胞的大规模培养阶段，控制温度、CO2浓度、溶解氧浓度、培养温度、培养时间、搅拌速度、pH、培养基等因素。细胞培养结束后，可以通过离心分离或净化过滤等方法进行抗体蛋白质的分离纯化。

基于QbD概念的细胞培养工艺开发

质量来自设计(QbD)的核心理念。“质量是通过科学合理的设计实现的，而不是仅仅依靠最终检查。”从2013年开始，美国FDA对新药品批准申请要求监管部门采用QbD方法。近年来，QbD的理念是国内企业大多数药品生产及研发amp已成为D企业的共识，越来越多的报道用于单航产品的细胞培养工艺开发，基于QbD理念的药品开发的基本过程ICH Q8中提到的质量来自于QbD的设计方法。

基于QbD理念的细胞培养过程开发：首先，要将目标产品质量概述(QTPP)确定为预定目标产品质量摘要(QTPP)作为研发的起点，在理解核心物质属性(CMA)的基础上，通过实验设计(DOE)了解产品的主要质量属性(DOE)。建立满足产品性能的强大设计空间(DS)，根据设计空间建立质量风险管理，建立质量管理战略和药品质量体系，整个过程强调对产品和生产的认识。QbD有助于更好地理解产品和流程，提高单航产品的稳定性，降低GMP生产的复杂性和成本等。

那么，细胞培养过程中设计空间是如何确定的，一直是备受关注的主题。从2021年6月25日开始，CDE发布《已上市生物制品药学变更研究技术指导原则（试行）》，正式在官方指导原则中提及设计空间的概念，一石激起千层浪，现在我将分享细胞培养过程中确定设计空间的过程。如果由于个人认知的局限性而不足，细胞培养工作区通常在注册人注册时提交，CDE等管理机构进行评估和批准，在设计空间的确定过程中，必须量化各种参数对工艺产品性能的影响。例如：根据产量、质量和影响程度，通常分为不重要的流程参数(Non-KPP)、重要的流程参数(KPP)。

供参考），

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评估细胞培养过程中所有工艺过程参数

首先以适当的评估工具（如FMEA）评估细胞培养过程中所有工艺过程参数，确定细胞培养工艺表征中需要研究的参数，因不同生物制品自身特点不同，细胞培养过程中工艺过程参数也会有所差别，评估后的工艺表征中需要研究的参数也会有所差别。因此相关研究人员须具备足够的培养工艺知识积累、风险评估和风险管控的能力。在实施评估时，基于风险，前瞻性设计研究方案，开展充分的研究，不同阶段细胞培养，评估的参数对象也会有所差别，一般情况下分细胞复苏与传代、各级种子培养、细胞大规模培养分别进行评估细胞培养过程相关工艺过程参数，如某药企大规模生产阶段细胞培养过程相关工艺过程参数如下表：

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建立工艺缩小模型

其次建立工艺缩小模型；在缩小模型基础上，进行试验设计（DOE）参数筛选实验，去除非重要工艺参数（Non-KPP），确定重要工艺参数（KPP），对影响产品质量的参数进行响应曲面设计（RSM）实验设计，建模，确定关键工艺参数（CPP）操作空间，如在风险评估阶段确定了生产培养步骤中的4个潜在的关键工艺参数（CPP）(IVCD、Culture duration、pH和Temperature)，最后进行最差条件实验进行操作空间确认，确认的范围如下表：