DIE IMPFSTOFFHERSTELLUNG MIT ICELLIS®-REAKTORSYSTEMEN WIRD VON LUCULLUS® IN EINER VALIDIERTEN UMGEBUNG BEI IDT BIOLOGIKA ORCHESTRIERT

Geschrieben von: Pascal Vonlanthen
Autoren: Pascal Vonlanthen and Navjyot Waghmare (IDT)

 

Die Nachfrage nach Impfstoffen, Zell- und Gentherapeutika und allgemein nach der Herstellung biologischer Produkte ist in den letzten zehn Jahren kontinuierlich gestiegen. Angesichts der Coronavirus-Pandemie (COVID-19) hat die Nachfrage einen neuen Höhepunkt erreicht, da Milliarden Dosen von COVID-19-Impfstoffen und -Therapeutika in kurzer Zeit hergestellt werden mussten. Als etablierter CDMO für Impfstoffe, Gen- und Immuntherapeutika und andere Biologika hat IDT Biologika einen reichen Erfahrungsschatz in der Herstellung solcher Produkte gesammelt - von der Prozessentwicklung über die klinische Herstellung bis hin zur kommerziellen Produktion. Ein aktuelles Beispiel ist die Herstellung des inaktivierten COVID-19-Impfstoffkandidaten VLA2001 [1] von Valneva bei IDT im Rahmen einer Kooperation zwischen den beiden Unternehmen [2]. Um bei der Herstellung von Biologika weiterhin eine Vorreiterrolle einzunehmen, setzt IDT innovative und bewährte Technologien ein, die von führenden Software- und Hardwareanbietern bereitgestellt werden.

Die iCELLis®-Reaktorsysteme (Pall) sind ein Beispiel für eine solche innovative Technologie (Abbildung 1). Diese Festbett-Bioreaktoren wurden für adhärente Zellkulturanwendungen wie die Produktion von viralen Impfstoffen und Gentherapie-Vektoren entwickelt. In iCELLis®-Bioreaktoren lagern sich die Zellen an eine poröse Matrix an, die eine riesige Oberfläche schafft, um die Kultivierungsbedingungen und damit die Ausbeute im Vergleich zu den üblicherweise verwendeten Hyperstack-Zellfabriken oder adhärenten Mikrocarrier-Kulturen zu optimieren. Darüber hinaus ist die iCELLis®-Technologie vom kleinen Maßstab bis hin zum kommerziellen Volumen flexibel und ermöglicht ein einfacheres Scale-up des Prozesses.

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Abbildung 1: Beispielhaftes Bild eines mit Lucullus® ausgestatteten iCELLis 500-Reaktors bei IDT in Dessau-Rosslau.

Trotz aller Vorteile, die die iCELLis®-Reaktorsysteme bieten, arbeiten sie nach wie vor als Einzelgeräte. Eine übergreifende Prozessüberwachung und -steuerung mehrerer iCELLis®-Reaktoren und anderer Peripheriegeräte ist nicht standardmäßig verfügbar. Solche übergreifenden Prozessüberwachungs- und -steuerungsfunktionen wurden jedoch von den Betreibern bei IDT nachdrücklich gewünscht. Eine große Schwierigkeit bei der Realisierung eines übergreifenden Betriebs der verschiedenen Skalen (iCELLis® Nano, iCELLis® 500) sind die verschiedenen Arten von Steuereinheiten, die die Gefäße steuern. Die iCELLis®Nanos werden von Applikon my-controls gesteuert, während die iCELLis® 500 eine ganz andere Automatisierungsplattform von Pall verwenden. Daher waren standardisierte und zentralisierte Datenerfassung, Prozesssteuerung und Berichterstellung von Natur aus schwierig und konnten von keinem der beiden Hardware-Anbieter gelöst werden. Darüber hinaus hatten die Betreiber bei IDT den Wunsch, ihre Prozesssteuerungsrezepte (Schrittketten) flexibel selbst zu gestalten, ohne von den Hardwareherstellern abhängig zu sein, was oft mit langen Vorlaufzeiten und unnötigem finanziellen Aufwand verbunden war. Abschließend wurde die Securecell AG von Applikon BV für dieses Integrationsprojekt gewonnen.

Navjyot Waghmare (Automatisierungsexperte bei IDT) leitete das anschließende Projekt, das zu Lucullus®-gesteuerten iCELLis®-Reaktoren in validierten Umgebungen bei IDT an den Standorten Dessau-Rosslau und Magdeburg führte, die bis heute die Impfstoffproduktion unterstützen. Aber das Wichtigste zuerst: Die Erstinstallation umfasste die Integration von 4 iCELLis® Nanos und einem iCELLis® 500 Reaktor in Lucullus® bei IDT Dessau im Jahr 2017. Speziell entwickelte Produktverbesserungen waren ebenfalls Teil dieser Implementierung und veranschaulichen das Serviceversprechen und die Kompetenz von Securecell. Eine neue Funktion, die auf Grund des Feedbacks von IDT implementiert wurde, war eine konfigurierbare Benutzeroberfläche, die interaktive Rohrleitungs- und Instrumentierungsdiagramme (P&ID) zur Bedienung der Anlage ermöglicht (Abbildung 2). Dies ist ein schönes Beispiel dafür, wie proaktive Kunden dazu beitragen, Lucullus® anhand von realen Anwendungsfällen gezielt weiterzuentwickeln (wovon andere Kunden noch heute profitieren). Im Folgenden wurde Lucullus® ausgiebig getestet und läuft in dieser validierten Produktionsumgebung bis heute.

Pn_ID_dc026040e8 Abbildung 2: Beispiel für ein interaktives Rohrleitungs- und Instrumentierungsdiagramm, das von IDT scientis zur Überwachung und Steuerung der wichtigsten Prozessparameter ihrer iCELLis-Systeme® entwickelt wurde.
 

In den darauffolgenden Jahren wurde Lucullus® am IDT-Entwicklungsstandort in Magdeburg auf einer weiteren Reihe von iCELLis® Nanos im kleinen Maßstab eingesetzt. Außerdem wurde die ursprüngliche Installation in Dessau im September und November 2021 durch die Integration von vier weiteren iCELLis 500+, der neueren Generation von iCELLis®-Großreaktoren, erweitert und erstreckt sich nun über vier Labore in einer robusten, verteilten Client-Server-Architektur (Abbildung 3).

Network_Schema_c1d5e5b592 Abbildung 3: Netzwerkarchitektur der Client-Server-Architektur in vier Labors bei IDT Dessau, die 4 iCELLis® Nanos, 1 iCELLis® 500 und 4 iCELLis® 500+ Reaktoren umfasst. Zusätzlich wurde ein pH-Sensor über eine kundenspezifische I/O-Box integriert, die das analoge Signal in ein Ethernet-Signal umwandelt.
 

Mit Lucullus® können IDT-Verfahrenstechniker heute flexibel automatisierte Prozesssteuerungsrezepte implementieren, um schnellere Projektanpassungen zu ermöglichen. Die Betreiber können sich auf einheitliche Überwachungs- und Steuerungsschnittstellen verlassen, die nach ihren Bedürfnissen gestaltet sind. Alle Daten, einschließlich kontextbezogener Informationen über die Prozesse, werden sicher und harmonisiert in einer zentralen Datenbank gespeichert. Gemeinsam haben IDT und Securecell eine leistungsfähige Bioprozess-Infrastruktur mit Lucullus® als digitalem Backbone realisiert, die Datenintegrität, größere Effizienz und höhere Kapazität für IDTs Angebote als CDMO gewährleistet. Dieses einzigartige Flaggschiff wird IDT dabei helfen, qualitativ hochwertige und sichere Impfstoffe herzustellen und zu liefern.

Beide Unternehmen wollen nun das Lucullus® Life-Cycle-Management der Installation im validierten Bereich übernehmen, d.h. einen Update-Prozess durchlaufen. Im Rahmen der Erneuerung wird IDT von der neuen, ständig verbesserten und wachsenden Funktionalität von Lucullus® profitieren. Konkrete Beispiele sind die REST-API-Schnittstelle, die den Datenexport zu Datenanalyse- und Modellierungstools von Drittanbietern erleichtert, manuelle Benutzerinteraktionen entlang des automatisierten Prozesses oder verbessertes Reporting, um nur einige zu nennen.

Innerhalb der letzten fünf Jahre haben wir bei IDT erfolgreich Bioreaktoren in Lucullus® für GMP-Prozesse integriert. Ziel beider Unternehmen ist es, die Lucullus®-Software zukünftig auf die Expertenversion zu erweitern, die eine vollständige Prozessdigitalisierung von der Planung bis zur Prozessdurchführung ermöglicht und die GMP-Prozesse bei IDT weiter automatisiert und digitalisiert.

"Wir setzen die iCELLis®-Systeme für viele verschiedene Prozesse und Kundenanwendungen ein. Daher war es wichtig, eine Softwarelösung wie Lucullus® zu haben, die flexibel ist und sich in kurzer Zeit an neue Prozesse anpassen lässt. Die implementierte P&ID-Funktion hilft uns, den Bedienerbildschirm unabhängig von Systemlieferanten anzupassen und die kritischen Prozessparameter zu überwachen"

Navjyot Waghmare;
Automationsexperte bei IDT

 

Referenzen

1.COVID-19-Impfstoff (inaktiviert, adjuvantiert) Valneva 2.Valneva und IDT Biologika kündigen Zusammenarbeit zur Herstellung des inaktivierten COVID-19-Impfstoffs VLA2001 an

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Pascal Vonlanthen

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