制药业不可忽视的趋势:生物活性分析“自动化”,如何降低试验差异?

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生物药逐渐成为制药市场的发展趋势,2018 年最畅销处方药的前 10 名中,就有 8 个是生物药。生物药能针对致病机转对症下药,精准治疗病征,且副作用也比传统化学治疗药品来得低,较不会伤害到正常细胞。不过,生物药是透过基因、细胞、蛋白质工程等生物技术研发而来,制程得跨越多项技术领域,相比只需混合药品的传统化学药来得复杂许多。此外,生物药的分子大小较化学药大上百至上千倍,复杂的分子结构创造了生物药极高的制造门槛。

然而,因其难以复制的特性与技术,生物相似药最需证明也是最具挑战性的的地方,就是如何重现生物药的蛋白质结构、转译后修饰(post-translational modifications)、以及药物作用机转(mode of actions)的相似性。于此,制造过程大大决定了药品量产的品质稳定性与再现程度。

喜康生技(JHL Biotech)为生物相似药(biosimilars)制造大厂,主要业务包含原料药代工(contract development and manufacturing organization, CDMO)以及生物相似药、新药的生产开发。为了兼顾成本、时间、技术,和最重要的药物品质,喜康生技如何找到统一与加速制药流程的新时代解决方案?

生物活性分析挑战:试验误差可达 30~40%,影响数据可信度

生物活性分析(bioassays)是确认生物相似药与原厂药(originator/innovator)生物相似性(biosimilarity)的重要一环。Bioassays 除了能证明具有相同药物机转和药效(potency)外,在药物安定性(stability)试验中,bioassays也能评估药物品质与一致性。但是因为试验人员、实验室、系统(活细胞、活动物、实验试剂、仪器等)差异等先天限制,bioassays 的试验结果误差(variability)通常比较大,进而影响数据可信度与产品的开发进度。

喜康生技分析发展部资深首席研究员/资深经理洪嘉明说明,“譬如高效液相层析法(high performance liquid chromatography, HPLC)的平均误差可以压在小于 5% 左右,酵素连结免疫吸附分析(enzyme-linked immunosorbent assay, ELISA)在结果不错的情况下,会落在 15%;但细胞类实验可能会到 20%,甚至 30%~40% 的误差。”

于制药过程中,bioassays 主要由经过训练的实验人员执行,然而就算是经过训练的实验人员,也容易因工作状态、执行习惯的不同在试验结果上产生差异,间接影响制药品质的稳定度,甚至可能造成整批药物无法放行,导致资源与资金的巨大浪费。

如何降低差异,提升生物相似药量产的一致性与稳定性,是药厂必须解决的一大课题。而喜康生技团队在寻求解决方案时,看到了自动化于国际上、业界中的莫大可能性。“导入机器化制程是很多国外药厂都在做的,我认为这是一个未来的趋势”洪嘉明博士表示,研究人员只要输入参数,机器就能完成品质一致的制程,进而带来高通量、高品质与低成本的三项制药优势。

(左)喜康生技分析发展部资深首席研究员/资深经理洪嘉明、(右)喜康生技分析发展部副研究员李彦蓁

于是喜康生技导入贝克曼 Biomek i5 平台在他们的制药流程中,将流程自动化,提升每日制药产能之余,更稳定企业的制药品质。但市场上自动化解决方案多样,对于追求制药高标准的喜康生技,哪些是他们挑选上特别注重的要素?

挑选自动化设备有 2 重点 

喜康生技选择贝克曼 Biomek i5 平台不外乎 2 大理由。其一是设备不过度占用空间,在设计上对实验室友善(laboratory friendly)。实验室中往往需要放置多种仪器,若单一设备体积过大,将使空间无法做到最有效利用,更有可能需要另找场地,这尤其对资源不充足的实验室来说更是如此。贝克曼 Biomek i5 平台不过度占据实验室空间且容易导入是一大优点。

另一个评估重点是操作接口的人性化与上手所需时间。对现场执行人员而言,设备容易使用的程度决定了药品试验的效率与品质。若制药人员需耗费大把时间才能顺利操作,那该设备可能并不适合导入。对时间就是金钱的制药业来说,研究人员是否能迅速写完一套系统并执行,会决定公司的产出与价值。

第一线经验谈:制药业自动化转型 3 大优势

从第一线观察,喜康生技分享导入自动化设备后 3 大有感优势。首先,药品试验速度大幅提升,据喜康生技分析发展部副研究员李彦蓁指出,过去制程中,稀释工作多由人类执行,但将之交与机器处理后,速度快了至少 2 倍以上。第二,她更提到,药品试验自动化也能减少人类员工执行标准不一的情形,不让人为因素影响药品差异。此外,人类会累但机器不会,自动化转型能使药厂高通量与制药品质大幅提升。

第三,导入贝克曼 Biomek i5 平台让科学家不再受限于高重复性工作,他们能将释放出来的时间利用在开发新研究或检测方法上,不只提升科学家工作价值,企业更逐步建立市场竞争优势,以利国际发展。洪博士强调,“有经验的科学家时间不该浪费在重复性工作上,这是没有效率的,他们应该把脑袋放在该发挥的地方”。

针对贝克曼 Biomek i5 平台,喜康生技建议可以新增智慧化侦测功能,在制药流程中监测失误,借此降低人为错误率。贝克曼表示,贝克曼 Biomek i5 平台其实已开发相关技术,透过强化设备两侧的摄影机,使之能在实验一开始撷取影像,于实验过程中比对实际画面。例如软件侦测到某板位应放置 P1000 tip 盒,但实际板位却只放置 P200 tip 盒,则软件将出现执行错误的提醒讯息,且停止自动化流程,借此告知研究人员进行调整。

制药业竞争力再升级!从导入科技开始

自动化无庸置疑已是制药业无法忽视的一大未来趋势,为拓展在地与国际布局,更强化市场竞争力,台湾药厂的转型刻不容缓。喜康生技导入自动化解决方案,透过更有效率的方式优化制程、提升制药品质,无非是药厂转型可借镜参考的一大案例。

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