Современные тенденции в мониторинге нежизнеспособных частиц при асептической обработке

Рост асептической обработки

Исторически производство вакцин составляло значительную часть асептического производства. В последние годы наблюдается усиленное внимание к новым биологическим терапиям, большинство из которых вводится инъекциями или внутривенно. Крупные фармацевтические компании инвестируют в разработку и выпуск этих новых биологических препаратов. Поскольку большинство из них будет производиться с использованием асептической обработки, следует учесть следующие тенденции:

• В настоящее время более тысячи биологических препаратов либо одобрены, либо находятся на стадии клинических испытаний¹
• Ожидается, что биологические препараты составят половину из 100 самых продаваемых лекарств к 2016 году¹
• Молекулярная сложность биологических препаратов означает, что каждый продукт может иметь специфические потребности в доставке¹ (например, специфическая стерильная упаковка, такая как индивидуальные шприцы или технологии инъекций.)
• Рост продаж маломолекулярных препаратов (например, таблеток) замедляется, в то время как продажи биологических препаратов и вакцин растут²

Компоненты для многих биологических терапий поступают из деятельности по производству клеточных линий. Генетические терапии разрабатываются и производятся с использованием специфических клеточных линий, требующих асептической обработки. Производство вакцин продолжает расти на развивающихся рынках, а также появляются новые вакцинные терапии, такие как новые методы профилактики рака (например, вакцина против вируса папилломы человека, HPV). Новые биологические терапии уже появились или находятся на стадии одобрения для лечения сердечно-сосудистых, мышечно-скелетных, желудочно-кишечных, центральной нервной системы, гематологических, респираторных, онкологических, иммунных, воспалительных и урологических заболеваний. Уровень одобрения биологических препаратов значительно выше, чем для новых маломолекулярных препаратов. Из-за прибыльности этих новых биологических терапий также увеличиваются инвестиции в биосимиляры. Все эти факторы указывают на растущую потребность в асептической обработке в обозримом будущем. Многие из этих асептических производственных объектов потребуют специального оборудования для обработки и упаковки, а также увеличения использования автоматизации.

^{Улучшения в асептической обработке и необходимость обнаружения событий}

Широко признано, что контакт человека с стерильными продуктами и компонентами является ведущей причиной микробиологического загрязнения в асептической обработке. Для борьбы с этим, с появлением новых асептических производственных объектов, увеличивается использование автоматизированного оборудования, изоляторов и систем ограниченного доступа (RABS), чтобы уменьшить контакт человека с стерильными продуктами. Снижение контакта человека является приоритетом для контроля загрязнения, наряду с улучшением покрытия направленного фильтрованного (HEPA) воздушного потока, например, 100% покрытие HEPA для открытых стерильных продуктов и компонентов.³ 

Рисунок 1. Современная асептическая жидкостная операция 

“Главным достижением в асептической обработке стало устранение вмешательства с использованием различных типов автоматизации. Примеры включают туннели депирогенации, автоматическую загрузку лиофилизеров, системы чистки на месте/стерилизации на месте и автоматическую проверку/регулировку веса.“³

Из статьи Акерса и Аллакогго “Чистые комнаты, RABS и изоляторы: валидация и мониторинг в разнообразном мире асептической обработки” Эти усовершенствования в асептической технологии начали появляться в регуляторных указаниях, например, в требованиях ЕС GMP, начиная с 2011 года, которые требуют продления непрерывного воздушного потока класса A над закрытыми, но не запечатанными контейнерами.

Рисунок 2. Современная изолированная асептическая операция лиофилизации

Результатом этих усовершенствований в современных производственных условиях является фактическое исключение жизнеспособных подсчетов во время обработки. Сейчас стало трудно, если не невозможно, установить статистически значимую базовую линию уровней жизнеспособных подсчетов во время производственных процессов.

“Увеличение интенсивности мониторинга (например, жизнеспособного ЭМ [экологический мониторинг]) в почти всех случаях приведет к большему количеству нулевых значений, что является явлением, которое мы наблюдали неоднократно. Слишком часто самым распространенным вмешательством в асептической обработке является экологический мониторинг, что совершенно нелогично. Это означает, что метод, на который ошибочно полагаются для измерения рисков, сам по себе является наибольшим источником риска человеческого загрязнения!” ³

Из-за изоляции и улучшенных ламинарных воздушных потоков, акцент в мониторинге загрязнения теперь смещен с ежедневных операций на редкие события во время обработки, такие как кратковременные нарушения в окружающей среде или оборудовании, вмешательство человека, несоответствие стандартным операционным процедурам и т. д. Обнаружение событий требует непрерывного отбора проб и не нулевых результатов в моменты событий. Чтобы ограничить воздействие на стерильные продукты в момент событий, важны тревоги в реальном времени. Всё становится чище; риски теперь более случайны и менее последовательны.

Роль мониторинга небиологических частиц

Основное внимание при мониторинге асептического процесса уделяется мониторингу жизнеспособных частиц (EM), поскольку это критически важная метрика для оптимизации и валидации асептических условий и процессов во время заливки среды. Мониторинг жизнеспособных частиц во время производства предоставляет ссылку на наши исходно валидированные асептические условия, установленные в ходе исследований заливки среды.

В повседневной работе современных асептических условий большинство частиц, производимых в процессе, являются стерильным чуждым материалом. Эти субмикронные частицы не обнаруживаются методами мониторинга жизнеспособных частиц. Жизнеспособные пробы с операций обычно дают серию нулевых подсчетов (КОЕ) и эти пробы лишь «периодически проверяют» асептические условия из-за их редкой (непрерывной) природы. Несмотря на то, что такой метод является рекомендацией регуляторов, он не предоставляет немедленной информации для выявления событий в окружающей среде.

Непрерывный мониторинг небиологических частиц (NVP), при правильной настройке, предоставляет полезную информацию об изменениях в асептической среде с обновлениями подсчетов и тенденций каждую минуту, что позволяет выявлять события загрязнения и таким образом определять и количественно оценивать риски (т.е. ненулевой результат). Если расследования первопричин этих событий с небиологическими частицами показывают человеческое участие в событии, возможно биологическое загрязнение. Если событие было вызвано автоматизированным оборудованием или компонентами, возможно загрязнение чуждыми небиологическими материалами. Таким образом, обеспечение минимальных рисков начинается с непрерывного мониторинга небиологических частиц. Хотя мониторинг жизнеспособных частиц является необходимым, особенно для квалификации асептических условий, он является менее надежным индикатором рисков во время обработки стерильных продуктов и не может выявить риск загрязнения небиологическими чуждыми материалами.

Тестирование на чуждые материалы в жидких стерильных продуктах (через тестирование USP 788 для инъекционных препаратов) тестирует небольшое количество конечных продуктов (продукт используется в процессе тестирования). Это важно для квалификации процесса для выявления загрязнения крупными частицами от процесса и упаковки, но маловероятно, что оно выявит чуждые материалы, влияющие на небольшое количество продуктов, подверженных риску во время события в крупной партии. Это комбинация всех методов тестирования: жизнеспособных, небиологических и USP, которая создает защитный «зонтик» во время производства стерильных продуктов. Каждый метод тестирования добавляет слой защиты, но именно уникальная роль непрерывного мониторинга небиологических частиц заключается в обнаружении изменений в реальном времени и событий, которые могут поставить под угрозу части асептических партий.

“Когда используются современные асептические технологии, мы должны практически полностью полагаться на оценку физических параметров и электронный мониторинг частиц, которые предоставляют данные, которые можно просматривать в реальном времени, а не требовать нескольких дней инкубации.”³ Акерс и Аллакогго

“Мы считаем, что в современных асептических системах электронный анализ общих частиц в основном достаточен для предоставления необходимой информации для обеспечения поддержания валидированного состояния экологического контроля. Если компонент микробиологического отбора сохраняется у регуляторов, его интенсивность отбора должна быть значительно ниже той, которая в настоящее время ожидается в управляемых чистых комнатах.”3 Акерс и Аллакогго

Настройка тревог NVP для захвата событий с частицами

Регуляторные указания рекомендуют мониторинг подсчета небиологических частиц в двух диапазонах размеров: частицы размером 0,5 микрона и более, и частицы 5,0 микрона и более. FDA фокусируется на диапазоне размера 0,5 микрона, а ЕС рекомендует мониторинг обоих диапазонов. И FDA, и ЕС ссылаются на непрерывный мониторинг NVP во время асептической обработки для цели выявления событий.

Рисунок 3: Лимиты частиц в приложении EU Annex 11
(Более жесткие по сравнению с ISO 14644 для 5 мкм в классе A/B)

“Зона класса A должна мониториться с такой частотой и с соответствующим размером выборки, чтобы все вмешательства, переходные события и любые ухудшения системы были зафиксированы, а при превышении предельных значений срабатывали тревожные сигналы.” 2009 EU Annex 11. Это утверждение создает требование для непрерывного мониторинга и срабатывания сигналов тревоги.

Системы мониторинга NVP обновляются каждую минуту, чтобы быстро фиксировать и сигнализировать о частицах. Оба диапазона размеров частиц: 0.5 и 5.0 микрона, мониторятся каждую минуту, и результаты подсчета предоставляются для объема воздуха в кубический фут, собранного за последнюю минуту, и объема воздуха в кубический метр, собранного за последние 36 минут. Объем в кубическом футе полезен для детектирования событий, а объем в кубическом метре является сопоставимым с чистыми помещениями по стандарту ISO (ISO 14644) и предельными значениями для неподвижных частиц ЕС.

Установление пределов тревоги для частиц 5.0 микрона

Много написано о том, как частицы размером 5.0 микрона и более могут служить источником пищи для бактерий, и как большинство бактерий обнаруживаются именно в этом диапазоне размеров. Однако частицы размером 5.0 микрона и более намного менее подвижны в воздухе, чем более мелкие частицы размером 0.5 микрона. Эти частицы 5.0 микрона поэтому гораздо труднее обнаружить. Следует понимать, что для всех воздушных счетчиков частиц необходимо, чтобы частица проходила через прибор для обнаружения, и поэтому важны такие факторы, как «подвешивание» и «транспортировка» частиц. В современных изоляторах и RABS частицы 5.0 микрона редки, даже во время событий. Регламентирующий предел (EU Annex 11) для частиц 5.0 микрона в классе A составляет 20 частиц на кубический метр, что меньше одной частицы в минуту в реальных системах мониторинга NVP (например, 36 одноминутных образцов = один кубический метр воздуха).

Предельный лимит счетчика для одной частицы на одном образце не является статистически значимым, но из-за предела ЕС многие системы устанавливаются с аварийными сигналами при одной частице 5.0 микрона. Иронично, что некоторые пределы для жизнеспособных частиц допускают одну КОЕ на образец. Более значимым предельным значением для NVP будет установка тревоги при трех последовательных одноминутных образцах с одной частицей 5.0 микрона. Это указывает на значительный источник генерации частиц. Любое расследование причины события должно уделять особое внимание тому, связано ли событие с вмешательством человека. Также стоит отметить, что механические сбои из-за трения, такие как неисправный подшипник на автоматическом роботе, часто генерируют крупные частицы.

Установление пределов тревоги для частиц 0.5 микрона

Обычно источники генерации частиц создают больше мелких частиц, чем крупных, и мелкие частицы легче собирать и переносить в воздушном потоке. Таким образом, событие генерации частиц с большей вероятностью будет обнаружено для меньших размеров. Событие с частицей 0.5 микрона, но без регистрации частиц 5.0 микрона, может все же производить частицы большего размера. Более крупные частицы могут не быть учтены, потому что их меньше и они не так хорошо переносятся в воздушном потоке. Таким образом, следует уделять больше внимания более мелким частицам 0.5 микрона при мониторинге NVP.

Распространенное заблуждение заключается в том, что предельные значения для тревоги для 0.5 микрона могут быть установлены на уровне предела для класса A, который составляет 3520 частиц на кубический метр. Это переводится в лимит действия 98 частиц в минуту (т.е. 1 образец в кубическом футе). Этот уровень частиц значительно выше среднего уровня частиц для современных асептических рабочих процессов (то есть не «в покое»), который может составлять от нуля до 10 частиц в минуту для размера 0.5 микрона. Если асептический процесс в среднем регистрирует 5 частиц в минуту в определенном месте взятия образцов, а образец вдруг показывает 90 частиц, это увеличение в 18 раз — но не приведет к срабатыванию тревоги. Такое значительное увеличение указывает на событие генерации частиц, которое также могло создать более крупные частицы, которые могли не быть обнаружены.

Наилучшая практика для установки пределов тревоги для 0.5 микрона в NVP состоит в следующем:

• Используйте данные о частицах NVP из медиа-заполнения для определения базового уровня счета.
• Установите пределы для захвата статистически значительных отклонений от базового уровня.

В заключение, используйте эти два принципа для обнаружения возможных событий загрязнения NVP во время асептической обработки (т.е. «в процессе работы»):

1. Отдавайте предпочтение сигналам тревоги для 0.5 микрона и устанавливайте предел, достаточно низкий, чтобы обнаружить отклонения от нормального уровня на основе результатов исследования медиа-заполнения.
2. Установите пределы тревоги для 5.0 микрона, чтобы зафиксировать крупные однообразные события или несколько последовательных образцов с одной частицей.

Современные системы мониторинга NVP

Как и окружающая среда для асептической обработки, системы мониторинга нежизнеспособных частиц (NVP) также совершенствуются. В следующем рассматриваются новые тенденции в мониторинге NVP для асептических процессов:

• Увеличение внимания регулирующих органов к снижению использования портативных, управляемых человеком счетчиков частиц в пользу постоянно установленных, онлайн, с компьютерным управлением счетчиков частиц.

• Уменьшается необходимость присутствия оператора в зоне Grade A для установки датчиков и взятия проб.
• Уменьшается потребность в операторах в зонах Grade B.
• Удаляются устройства из асептической зоны Grade B (например, большие портативные устройства/тележки), которые могут мешать потоку воздуха и увеличивать поверхность, подвергаемую стерилизации.
• Повышается согласованность мониторинга с Операционными стандартами (SOP).
• Убираются операторы из процесса управления данными (например, бумажные ленты, ручная загрузка данных и т. д.), чтобы уменьшить ошибки переписывания и сбора данных.

Рисунок 4. Постоянная установка онлайн счетчика частиц для непрерывного отбора проб во время заполнения. Датчик установлен вне зоны Grade A/B — внутри оборудования для заполнения.

• Увеличение числа датчиков частиц, особенно на автоматических линиях заполнения/завершения. Современные асептические линии, особенно те, которые связаны с лиофилизацией, включают множество роботизированных устройств. Две или три линии наполнения могут подавать продукты в общий банк лиофилизаторов. Автоматизация включает устройства для автоматической загрузки лотков, мобильные системы сдерживания Grade A для перемещения частично закупоренных продуктов в лиофилизаторы, роботы для загрузки лиофилизаторов, системы автоматической проверки/отказа пробок, устройства для автоматического взвешивания флаконов и т. д. Такие операции увеличивают площадь ISO5 Grade A и B, при этом добавляются многие точки вмешательства человека в изоляторы для обслуживания автоматизированного оборудования в случае неполадок. Стерильные продукты и компоненты проходят большие расстояния и подвергаются воздействию большего количества оборудования (но с меньшим количеством контактов с человеком). В таком рабочем процессе анализ рисков потенциальных событий загрязнения создает дополнительные точки, которые необходимо постоянно мониторить.

Рисунок 5. Скриншот системы мониторинга для операции с лиофилизацией. (22 датчика, контролируемые в трех группах: заполнение, загрузка лиофилизатора, укупорка).

• Использование мониторинговых систем, ориентированных на рецепты, в зависимости от рабочего процесса. Современные системы мониторинга частиц контролируют датчики в зависимости от состояния рабочего процесса. Программное обеспечение мониторинга предварительно квалифицирует чистоту датчиков (нулевое отсчитывание) и предварительно квалифицирует асептическую среду по уровням чистоты "At Rest" перед тем, как стерильный продукт будет подвергнут воздействию. Во время обработки продукта мониторятся нужные датчики в зависимости от того, какая часть операции активна (например, заполнение, укупорка). В случае срабатывания уровня тревоги оборудование автоматически приостанавливается до тех пор, пока асептические условия не будут проверены и одобрены.
• Операции и отчеты по партиям для мониторинга нежизнеспособных/жизнеспособных частиц. Системы мониторинга частиц теперь автоматически маркируют данные идентификаторами партий/лотков и сразу генерируют подробные отчеты по партиям после завершения асептического процесса. Эти отчеты включают данные проб, статистику и историю тревог с назначенными причинами. Если производство приостанавливается для выполнения вмешательства, данные проб записываются для целей качества, но могут быть исключены из отчетов по партиям, если стерильный продукт не был подвергнут воздействию во время вмешательства. Также можно контролировать жизнеспособные пробы с системы мониторинга нежизнеспособных частиц, включая время начала/окончания съемки пластин, объемы воздушных проб, оператора на пластину, тревоги потока и повторные пробы, с обязательной записью всех данных для обеспечения полноценной программы мониторинга для партии.

Рисунок 6. Скриншот процесса мониторинга партии. (Правильные датчики и пределы тревог автоматически используются для каждого шага процесса. Результаты сообщаются по каждой партии.)

• Уведомления о тревогах и их признание с фиксацией корневой причины в момент события. Современные системы требуют от операторов идентификации события, связанного с мониторингом частиц, и эта информация автоматически сохраняется и включается в отчеты по партиям для проверки и утверждения. Отчеты по партиям также показывают тенденции по нежизнеспособным частицам, что помогает определить, является ли событие изолированным, краткосрочным, не имеющим статистического значения, или результатом постепенно увеличивающихся уровней частиц, которые в конечном итоге привели к тревоге уровня Alert или Action.

Современные системы непрерывного мониторинга NVP автоматически создают отчетные данные и историю тревог, чтобы обеспечить постоянный контроль асептических условий и безопасный выпуск партий продуктов. Вторично, всесторонность мониторинга позволяет проводить анализ событий с частицами для дальнейшего уменьшения рисков для стерильного продукта.

Преимущества мониторинга NVP в современных асептических зонах

Поскольку биофармацевтическая промышленность становится все более зависимой от асептической обработки для новых терапий, внимательное внедрение мониторинга нежизнеспособных частиц (NVP) предлагает следующие преимущества для автоматизированных и изолированных асептических зон.

1. Обнаруживает все частицы в определенных рисковых точках
   • Обнаруживает как жизнеспособные, так и нежизнеспособные (посторонние материалы) частицы
   • Обнаруживает более мелкие частицы, которые встречаются чаще в процессе событий
   • Предоставляет полезные данные, отличные от нуля, в процессе событий
2. Не требует вмешательства человека для взятия проб в изолированных зонах Grade A.
3. Непрерывно мониторит для захвата всех событий
4. Предоставляет немедленные результаты для реального времени предупреждений, чтобы защитить стерильный продукт
5. Может автоматизировать мониторинг и создание отчетов по партиям, чтобы снизить количество ошибок и сэкономить трудозатраты

Резюме

Современные системы мониторинга нежизнеспособных частиц могут обеспечить уверенность в асептической обработке, одновременно уменьшая человеческое участие в асептических зонах для целей мониторинга. Эти системы могут предоставить данные для улучшения асептических условий со временем, упростить расследование причин срабатывания тревог и создавать немедленные отчеты по соблюдению стандартов для выпуска партий — исключая трудозатраты, связанные с созданием отчетов.

Источники

1. Отрывки из описания биологических препаратов компании Unilife.
2. Резюме данных о продажах из Национального центра биотехнологической информации, перепечатанная статья из Biotechnology Healthcare: С ростом инъекционных биологических терапий страховщики сталкиваются с трудными проблемами возмещения.
3. Цитаты из статьи на American Pharmaceutical Review: Чистые комнаты, RABS и изоляторы: Валидация и мониторинг в разнообразном мире асептической обработки.