Kontinuierliche Herstellung sorgt für kostengünstige Biopharmazeutika
Obwohl Biopharmazeutika effektive Wirkstoffe zur Behandlung einer Vielzahl pathophysiologischer Probleme sind, bleiben sie vielen Patienten aufgrund ihrer hohen Kosten vorenthalten. Laut Gorazd Hribar, dem Koordinator des EU-finanzierten Projekts nextBioPharmDSP, sind deren hohe Kosten das Ergebnis der hohen Komplexität dieser Arzneimittel und der komplizierten Herstellungsverfahren, die für deren Produktion verwendet werden. „Biopharmazeutika werden durch Biosynthese in lebenden Zellen hergestellt, dem folgen eine Reihe von Reinigungsschritten, die jeweils gesondert durch sogenannte Stapelverarbeitung durchgeführt werden“, erklärt Hribar. „Dies ist ein sehr zeitaufwändiges und kostspieliges Verfahren, bei dem jedem Schritt eine sorgfältige Analyse und Qualitätssicherung folgt.“ Die kontinuierliche Herstellung stellt eine revolutionäre Alternative zu dieser traditionellen schrittweisen Methode dar. Im Gegensatz zur Stapelherstellung besteht die kontinuierliche Herstellung aus integrierten (d. h. physisch vernetzten), kontinuierlichen Arbeitsverfahren mit keiner oder minimaler Zwischenunterbrechung. Hribar und sein Forscherteam bilden die Speerspitze, um den Umstieg auf die kontinuierliche Herstellung zu unterstützen. „Ein solcher Prozess hat nicht nur das Potential, die Herstellungskosten für biologische Arzneimittel substanziell zu verringern, sondern auch den Zugang für Patienten zu diesen überaus effizienten Wirkstoffen zu vergrößern“, sagt er. Fortschrittliche Technologien und Lösungen Zur Senkung der Kosten für die Entwicklung und Herstellung biologischer Arzneimittel – und somit für das Endprodukt – fokussierten die nextBioPharmDSP-Forscher ihre Maßnahmen auf die Weiterverarbeitung. Hierbei handelt es sich um den Reinigungsprozess von Biopharmazeutika, bei dem alle Verunreinigungen entfernt und die gewünschte Qualität erreicht werden. Bei der Stapelherstellung erfolgt dies über eine Serie einzelner chromatographischer Schritte, Filtrationen und über die Endkonzentration und Formulierung. Mit nextBioPharmDSP werden diese Einzelschritte durch eine kontinuierliche Chromatographie ersetzt, die bis zum letzten vernetzten Weiterverarbeitungsschritt reicht. Dies ist dank der Einwegausrüstung für die kontinuierliche Chromatographie im Herstellungsmaßstab möglich, die im Zuge des Projekts entwickelt wurde. „Dieser kontinuierliche Ansatz verringert die Verwendung des kostspieligen Protein-A-Harzes, sodass wir eine substanzielle Kostenreduktion erreichen können“, erklärt Hribar. Ferner resultiert die Integration von kontinuierlicher Chromatographie in Kombination mit der Durchführung von Durchflussreinigungsschritten in der effizienten Entfernung von Verunreinigen und garantiert die Qualität des Endprodukts. Um eine hohe Produktqualität und effiziente Prozesskontrolle sicherzustellen, sind ebenfalls Analyseinstrumente für die Echtzeit-Überwachung von Qualitätsmerkmalen eingebettet. Höhere Produktivität und geringere Kosten Die Umsetzung einer solchen vernetzen und kontinuierlichen Weiterverarbeitung hat zahlreiche Vorteile. Obwohl für die gesamte Weiterverarbeitung beispielsweise nur bis zu 30 Quadratmeter erforderlich sind, kann dabei in nur 24 Stunden Material von Bioreaktoren mit mehreren tausend Litern verarbeitet werden. Dies wiederum reduziert die erforderliche Anlagengröße im Vergleich zu aktuellen Standards drastisch. Mit der Einwegausrüstung wird der gesamte Prozess flexibler und mobiler, Hersteller können also Produktionsanforderungen auf die Marktnachfrage anpassen. Infolgedessen sind die Anlageinvestitionen um mindestens 35 %, die Betriebskosten um 30 % und die Materialkosten um 50 % gesunken. Die kontinuierliche Herstellung bringt auch Umweltvorteile mit sich, darunter 25 % geringere CO2-Emissionen, weniger Wasserverbrauch und eine verminderte Energienutzung. „Das beeindruckendste Ergebnis des Projekts ist die Einrichtung einer vollständig integrierten kontinuierlichen Herstellungsplattform für Biopharmaka“, sagt Hribar. „Dies führt zu schnelleren Markteinführungszeiten, erschwinglicheren Arzneimitteln und einem markanten Wettbewerbsvorteil für Unternehmen, die diesen Prozess verwenden.“
Schlüsselbegriffe
nextBioPharmDSP, biologisches Arzneimittel, kontinuierliche Herstellung, Chargenherstellung, Arzneimittel, Biopharmaka, Weiterverarbeitung, DSP
