Clarification de la technologie membranaire et des vaccins (Ⅱ)

Dans l'article précédent, nous avons présenté quelques premières explications sur les vaccins et les stratégies de clarification des vaccins, et nous continuerons à les explorer dans le reste de cet article. Dans la continuité de ce qui précède, nous continuerons à partager des clarifications sur les vaccins et les applications associées aux tissus membranaires.

 

2.2.2 Influence des propriétés physiques et chimiques du virus

Après avoir examiné le système de production et les méthodes permettant d’éliminer les contaminants concernés lors de l’étape de clarification, il est important de prendre en compte les caractéristiques du virus et de se concentrer sur la maximisation du rendement viral.

 

2.2.2.1 Adsorption facile du virus
Des matériaux chargés positivement et des adjuvants de filtration (tels que la diatomite) ont été développés pour améliorer les effets de filtration en profondeur. Bien que la charge positive augmente la capture des acides nucléiques et des HCP, la diatomite est connue pour lier les débris cellulaires et les colloïdes. Cependant, ces matériaux peuvent également retenir le virus par le mécanisme d'adsorption. Étant donné que le virus est généralement chargé négativement en solution, des interactions électrostatiques avec le filtre chargé positivement peuvent se produire.
Les virus peuvent également se lier par leurs interactions hydrophobes ou non spécifiques à certains matériaux filtrants (tels que la diatomite ou les fibres de verre). Les virus enveloppés, en raison de leur enveloppe lipidique, sont plus sensibles à cette adsorption. Si le virus est adsorbé sur le filtre par des interactions électrostatiques et que les particules virales sont détachées en raison de la compétition saline, le rinçage du filtre avec un tampon hautement conducteur peut partiellement récupérer le virus. Cependant, cela peut également éluer des contaminants tels que les HCP ou les acides nucléiques. Par conséquent, l'utilisation d'un matériau filtrant alternatif, tel que le polypropylène plus inerte, est préférable.
Adenovirus is easily adsorbed, but different results have been confirmed. Using positively charged diatomite and deep filters. Borosilicate glass fiber filter material is also very well recovered. On the other hand, a patent proposed by Weggeman involving clarification of 20 – 40% adenovirus losses at PER, et al. Cell cultures were prepared with similarly positively charged deep filters containing diatomite. In this case, the nominal polypropylene filter showed a very high viral recovery rate (> 90%).
Il est bien connu que les virus de la grippe sont sujets à une perte d'adsorption pendant la clarification. Par conséquent, l'utilisation d'un filtre sans charge, le filtre à base de polypropylène, convient pour clarifier la collection de grippe. Thompson et al ont rapporté l'utilisation d'un filtre en polypropylène nominal de 1,2 μ m suivi d'une membrane PVDF de 0,45 μm pour clarifier le virus de la grippe à base de cellules produit par les cellules MDCK. Un total de neuf tests de purification ont été effectués à l'échelle de 2 L, chargeant 111 L/m2 pour un filtre en polypropylène de 1,2 μ m et 105 L/m2 pour un filtre PVDF de 0,45 μm. Les résultats ont montré que la majorité des virus en cours de traitement se sont bien rétablis (16 %). Ils ont également signalé une élimination allant jusqu'à 58 % de l'ADNc, mais aucune élimination significative de HCP.

 

2.2.2.2 Élimination des virus sensibles

Certains virus (encapsulés ou non) présentent une faible résistance mécanique et peuvent être détruits par exposition au cisaillement lors des étapes de centrifugation et de filtration sur membrane. Les forces de cisaillement générées lors des étapes de purification impliquant la filtration ou la chromatographie peuvent provoquer la chute de l'enveloppe virale, affectant ainsi l'infectiosité. Selon la taille, l'épaisseur et la géométrie de la capside, celle-ci peut être cassante ou, au contraire, résistante à des pressions élevées. Certains virus enveloppés, tels que les virus de la grippe, sont élastiques aux contraintes mécaniques et peuvent supporter de grandes déformations. En revanche, la force de cisaillement peut provoquer la chute de l'enveloppe de virus moins résistants, tels que les rétrovirus, affectant ainsi l'infectiosité du virus.

Les VLP d'enveloppe générées extracellulairement sont également très vulnérables. Des taux de cisaillement élevés sont générés dans le processus centrifuge, principalement aux parties d'entrée et de sortie (des taux de cisaillement élevés sont générés à l'interface gaz-liquide). Lorsque le virus a été purifié par centrifugation en gradient, la capacité de transduction de certains rétrovirus a été considérablement affaiblie. Lors de la conception de la séparation centrifuge, l'instabilité relative des particules virales aux forces de cisaillement doit être prise en compte. La force centrifuge n'est pas la seule source de choc de cisaillement, la conception de l'équipement est plus importante, en particulier à l'importation et à l'exportation, qui présentent également un choc de cisaillement important. Les différences dans la conception des différentes échelles peuvent entraîner des différences de rendement et de récupération des virus sensibles au cisaillement à différentes échelles.

Les virus sensibles au cisaillement doivent être soigneusement conçus car l'amplitude de la contrainte de cisaillement et le temps d'exposition à la contrainte (en raison de la recirculation) peuvent être élevés. Pour les virus sensibles au cisaillement, les dispositifs à circuit ouvert (dispositifs à fibres creuses ou à plaques ouvertes) sont préférés pour réduire les turbulences et les forces de cisaillement dans le canal d'alimentation.

Le choix des paramètres opératoires doit également minimiser les dommages causés aux particules virales : faible flux transversal, pression transmembranaire (TMP) moyenne et temps de traitement court.

La contamination membranaire sous haute pression entraîne une perte d'infectiosité virale, probablement en raison des forces que l'action de cisaillement peut exercer sur l'enveloppe virale. La séparation par membrane est basée sur la taille, et l'accumulation d'inhibiteurs viraux de poids moléculaire élevé et de particules virales peut réduire l'infectiosité des vecteurs viraux.

La dégradation des virus sensibles au cisaillement lors de la filtration en profondeur n'est pas largement documentée. La perte de virus lors de la filtration en profondeur est le plus souvent attribuée au piégeage, à l'adsorption ou à la dégradation virale du produit en fonction du temps et de la température. En fait, même si des contraintes mécaniques peuvent se produire dans les systèmes NFF, le temps d'exposition des produits NFF au cisaillement est très court par rapport aux autres technologies en raison du passage unique rapide des produits NFF.

 

2.2.2.3 Intercepter en fonction de la taille de l'ouverture

Les virus de plus de 100 nm peuvent être retenus en retirant les mycoplasmes ou les membranes de qualité stérile (0,22 μm et moins). Dans ce cas, une attention particulière doit être accordée à la sélection des filtres. Pour les étapes de microfiltration TFF, les membranes de 0,45 μm ou 0,65 μm sont préférées pour de bons canaux de produit. Pour la filtration multi-étapes NFF, la couche la plus dense est supérieure ou égale à 0,45 μm. Des précautions doivent être prises lors du choix d'un filtre profond, car certains dispositifs de filtration profonde peuvent contenir une couche de film, ce qui peut entraîner une perte de produit due à la rétention. L'agrégation de virus affecte négativement la production de virus et améliore la rétention de virus en raison de la taille du virus.

Selon un brevet d'André et Champluvier, l'homogénéisation permet d'éviter ou de limiter le colmatage des filtres en réduisant la taille des agrégats, ce qui permet d'obtenir un rendement plus élevé. L'homogénéisation améliore également la capacité de filtration de la récolte, qui est multipliée par 2.4-3.

Une trop grande quantité d'impuretés peut interférer avec la récupération du virus. Les impuretés ont tendance à obstruer le filtre et les pores de la membrane obstrués peuvent entraîner une réduction du taux de passage du virus. Dans un brevet de de Vocht et Veenstra, il est mentionné que la clarification directe de Per. à haute densité cellulaire avec TFF (membrane TFF de 0,65 ou 0,2 μm) a permis une récupération du virus sans adénovirus. La récupération peut être obtenue par élimination sélective par précipitation de l'ADN de la cellule hôte avant l'étape TFF de 0,65 μm. 70 % des adénovirus.

 

 

2.3 Étude de cas : Optimisation de la clarification des vaccins viraux

Lors de la Conférence internationale sur les processus biologiques de 2011, Sanofi Pasteur a présenté une approche rationnelle de criblage de filtres pour le développement de nouvelles séquences clarifiées pour les vaccins viraux candidats. La recherche vise à surmonter les problèmes rencontrés lors de l'optimisation des processus de culture de cellules et de virus. Les modifications apportées au processus en amont ont entraîné une perte de rendement de 20 % et une contamination prématurée du filtre pendant l'étape de clarification, ce qui n'a pas permis de passer à l'échelle supérieure. Afin de mettre en place une étape de clarification robuste et évolutive, un redéveloppement complet de la séquence de filtre a été nécessaire, avec des taux de récupération virale supérieurs à 85 %.

Based on internal experience and scientific publications, the team selected 27 filters for an initial screening study. Small scale virus adsorption tests were performed on various filter media (polypropylene, nylon, cellulose ester, glass fiber, charged adsorption filter) and structures (pleated or deep filter). The virus yield was measured by ELISA and the clarifying efficiency of the preselected filtrate was compared by checking the reduction of turbidity. Preliminary screening studies showed that nylon and charged filters retained viral particles and virus recovery. Ten percent. The virus recovery rate of polypropylene and polyether sulfone filter was >. 80 %. Le taux de récupération des filtres en ester de cellulose et en fibre de verre dépend de l'évaluation du filtre (20 % ou 90 %).

Dans un deuxième temps, Sanofi Pasteur a évalué plusieurs combinaisons (séquences de phase 2 ou de phase 3) des sept filtres présélectionnés dans l’étude de criblage. Le test de classification à flux constant a été réalisé avec un petit filtre. De plus, cette expérience a utilisé un rendement plus élevé que l’étude de criblage. Sur la base des résultats de récupération virale et de capacité de filtrage, l’équipe a choisi les deux meilleures combinaisons pour une étude plus approfondie.

- Séquence 1 (Étape 2) : préfiltre en polypropylène plié de 30 µm de diamètre nominal, suivi d'un filtre multicouche en ester de cellulose composite et fibre de verre (porosité 1/0,5 µm)

- Séquence 2 (étape 3) : le même préfiltre (filtre polypropylène nominal 30 μm), suivi d'un filtre polypropylène multicouche intermédiaire et enfin d'un film polyéther sulfone asymétrique.

 

The robustness of these two clarified sequences has been challenged by repeated constant flow sizing experiments with different harvest batches. While both potential sequences demonstrated enhanced capabilities compared to the reference sequence, only sequence 1 achieved virus recovery objectives (>85%), comme le montre la figure 1.

Figure 1 Récupération moyenne du virus à chaque étape de filtration. Des études de stabilité ont été évaluées pour trois séquences de filtration, dont seule la séquence 1 utilisant un polypropylène plié de 30 μm de diamètre nominal et un filtre en ester de cellulose et en fibre de verre de 1.0/0.5 μm a atteint l'objectif de récupération globale.

La centrifugation a également été évaluée comme étape de clarification primaire, suivie d'une filtration finale de {{0}},45 μm. Plusieurs couples vitesse/durée ont été testés. Bien que le taux de filtration de 0,45 μm ait été multiplié par deux, le rendement final était inférieur à l'objectif de 85 %. Par conséquent, la centrifugation n'a pas été étudiée plus en détail.

Enfin, les performances des séquences de filtration sur polypropylène et fibre de verre ont été évaluées à plus grande échelle (bioréacteur de 160 L). La séquence de filtration est illustrée à la Figure 2.

La figure 2 clarifie la combinaison de filtres et une représentation graphique du rendement des étapes de la chaîne. Le train A est le processus traditionnel et le train B est le processus optimisé. La séquence B optimisée peut réduire la zone de préfiltration de 3 fois, annuler l'étape de filtration intermédiaire et réduire la zone de filtration finale de 10 fois, augmentant ainsi la récupération globale du virus de 3 %.

Plusieurs lots ont été clarifiés avec succès sans aucun signe de blocage du filtre, avec un temps de traitement conforme aux limites de production et un rendement en virus supérieur à 85 %. L'optimisation de l'étape de clarification n'a eu aucun effet sur les étapes en aval et les principaux attributs de qualité du vaccin. Par conséquent, la séquence de clarification sélectionnée a été utilisée dans le processus de production du vaccin (bioréacteur de 1 000 L) et les performances ont été confirmées avec succès.

 

03 Clarification des vaccins bactériens

3.1 Considérations pour la clarification des vaccins bactériens

Selon le Medical Thesaurus (2015), un vaccin bactérien est défini comme une suspension de bactéries diluées ou tuées ou de leurs dérivés antigéniques utilisée pour induire une réponse immunitaire afin de prévenir ou de traiter des maladies bactériennes. Plus généralement, les vaccins bactériens peuvent être divisés en quatre sous-catégories en fonction du type d'antigène actif. Cet agent peut être :

- Tue ou affaiblit toute bactérie vivante. Également connu sous le nom de vaccin BCG.

- Purification des déterminants antigéniques (vaccins sous-unitaires). Vaccin contre le charbon ou vaccin coqueluche acellulaire.

- Toxines bactériennes (anatoxines). Anatoxines diphtérique et tétanique.

- Plasmide (pADN).

En raison de la grande hétérogénéité des produits de la famille, les défis du processus en amont et en aval dépendent en grande partie du type de vaccin produit. Par conséquent, après l'étape initiale de fermentation, le vaccin peut être purifié ou non, de sorte que l'étape de clarification peut être réalisée.

 

3.2 Stratégie de clarification du vaccin bactérien

3.2.1 Toxoïde

Les deux anatoxines les plus couramment produites pour l’utilisation de vaccins sont celles contre la diphtérie et le tétanos, qui sont produites respectivement par Corynebacterium diphtheriae et Clostridium tetani. La production de ces deux vaccins est soumise à des exigences réglementaires strictes. Le rapport technique de l’OMS et ses annexes formulent des recommandations claires pour garantir la qualité, la sécurité et l’efficacité des vaccins contre le tétanos et la diphtérie. Les bonnes pratiques générales de fabrication s’appliquent à la production des deux vaccins, et les employés doivent être correctement formés et recevoir une vaccination de rappel contre les deux maladies.

Les BPF exigent strictement que la pureté et la qualité du produit final soient démontrées. Selon l'OMS et l'EP, l'efficacité d'un vaccin antitétanique final doit être déterminée par comparaison in vivo ou par toute autre méthode éprouvée avec une substance de référence appropriée calibrée en unités internationales conformément à la norme internationale pour l'anatoxine tétanique. Des exigences actualisées en matière d'efficacité ont été publiées en 2011 et peuvent varier en fonction de la méthode d'évaluation. La sécurité (absence de toxines et toxicité réparatrice) de chaque lot de vaccin doit également être démontrée. Enfin, la stabilité des vaccins, notamment en temps réel, doit être prise en compte.

 

3.2.2 Vaccin à ADN plasmidique

Les vaccins à ADN plasmidique sont utilisés à des fins de santé animale et plusieurs vaccins à ADN plasmidique destinés à l'homme sont à divers stades de développement et d'évaluation clinique. Après la fermentation d'E. coli, les bactéries sont collectées et clivées pour libérer l'ADN plasmidique.

L'élimination des débris cellulaires est généralement réalisée par centrifugation ou filtration. Le sujet a été largement traité dans des publications récentes. Dans cette publication, les processus et défis actuels en amont, en aval et en formulation de l'ADNp sont abordés.

Les auteurs fournissent également un aperçu des lacunes à chaque étape du processus de fabrication typique de l'ADNp et des innovations futures potentielles et/ou des lacunes technologiques actuelles qui pourraient conduire à une optimisation supplémentaire du processus.

Les vaccins à ADN plasmidique sont préparés en deux étapes. Tout d'abord, les cellules bactériennes sont retirées du milieu de culture, puis les débris cellulaires après la lyse cellulaire sont éliminés. Selon l'échelle, les cellules sont collectées par centrifugation ou par microfiltration TFF. La centrifugeuse à disque est éjectée par intermittence à grande vitesse et le rendement en plasmides superenroulés est faible en raison des dommages causés par le cisaillement pendant la décharge. Si la centrifugation doit être utilisée, une centrifugeuse à bol solide est la meilleure solution. Les dispositifs TFF plats à canal ouvert avec des membranes de microfiltration de 0,1 ou 0,2 μm ou des dispositifs à fibres creuses peuvent bien fonctionner.

Les dispositifs à fibres creuses ont une capacité de charge solide élevée, c'est pourquoi ils sont parfois prioritaires. En général, ces procédés fonctionnent à 3-5 fois la concentration, suivis de 3-5 volumes de transfiltration. Afin de réduire le cisaillement et de mieux contrôler la polarisation de la membrane, des opérations de contrôle de pénétration sont fortement recommandées. Bien que les centrifugeuses soient plus rentables dans les opérations commerciales à grande échelle, les procédés à plus petite échelle ont tendance à utiliser la filtration en raison de leur portabilité et de leur facilité d'utilisation.

Des floculants ont été utilisés pour faciliter le traitement, mais ils peuvent entraîner une perte de produit. Certains recommandent également l'utilisation de particules de terre de diatomées inertes, suivie d'une filtration en sac.

Cell lysis produces viscous products, including large particles, cell fragments, soluble impurities, fine colloidal particles, and pDNA. Due to the complexity of the material, removing such fine solids is a difficult separation. Gradient density deep filter or open hole structure (>Les filtres à membrane 0.45m) sont efficaces pour éliminer les débris cellulaires. En raison du fort colmatage des débris cellulaires, une filtration à faible débit ou à basse pression est préférée. Des microfiltres à base de Tff ont été utilisés pour cette étape et des filtres à sacs à l'échelle industrielle. Le craquage statique (dans un récipient de mélange) et continu (à l'aide d'un mélangeur statique en ligne) nécessite des filtres différents.

 

3.3 Étude de cas : Comparaison de l'efficacité des méthodes de centrifugation, NFF et TFF pour clarifier les toxines tétaniques

Muniandi et al. ont comparé trois méthodes différentes pour clarifier les toxines et les anatoxines tétaniques des fluides de fermentation, à savoir la centrifugation, la filtration en profondeur (NFF) et la TFF. Le matériau d'essai a été produit dans un fermenteur de 400L en utilisant un milieu Miller modifié (MMM). Dans l'étude de centrifugation, les cellules ont été séparées du cœur à 4000 tr/min dans un récipient de 6 × 1 L pendant 60 min. Des échantillons de surnageant ont été prélevés pour détecter la récupération d'anatoxines. La filtration en profondeur utilise des filtres profonds de 0,45 μm et 0,22 μm contenant de la terre de diatomées et de la cellulose pour clarifier le bouillon de fermentation. Le processus est réalisé à une température de 35 degrés et 12 psi.

Un module TFF à panneau plat ouvert est lié thermiquement à une membrane PVDF de 0,22 μm dans la méthode TFF. Le processus de clarification basé sur TFF a été réalisé à un débit transversal de 2000 L/h à 23 degrés, et le filtrat clarifié a été concentré à un débit transversal de 1000 L/h à 25 degrés en utilisant une membrane PES sandwich TFF classique de 30 kD. Le liquide de viande clarifié (environ 6 L) est concentré 10 fois dans ce processus d'ultrafiltration. Des tests d'anatoxine tétanique ont été effectués sur des échantillons de rétention concentrés pour évaluer la récupération du produit.

La filtration en profondeur a permis d'obtenir un taux de récupération du produit d'environ 89 %, les unités TFF ayant permis d'obtenir un taux de récupération du produit supérieur à 97 %. Les procédés de microfiltration et d'ultrafiltration produisent systématiquement des taux de récupération du produit plus élevés que le procédé NFF. Ces résultats sont basés sur des tests de floculation (Lf).

 

04Clarification des vaccins polysaccharidiques

4.1 Examen de la clarification du vaccin polysaccharidique

Le processus de production des vaccins polysaccharidiques non couplés/libres et des vaccins polysaccharidiques couplés commence par la culture des bactéries hôtes dans un fermenteur. À la fin de la fermentation, les bactéries peuvent être traitées avec des agents nettoyants tels que le DOC (désoxycholate de sodium), le Triton®X-100 ou d'autres réactifs appropriés pour détruire les bactéries et favoriser la libération des polysaccharides. En raison de la grande capacité de la batterie, la collecte directe via NFF n'est pas économiquement réalisable car le débit peut être très faible. Par conséquent, le choix idéal est d'utiliser une centrifugeuse pour séparer les amas de cellules. La gamme de microfiltration TFF peut également être utilisée. Le centre/pénétrant acellulaire contenant le polysaccharide d'intérêt est ensuite clarifié par un système de filtration en profondeur NFF, suivi d'une filtration biobattered, puis procédé à un traitement en aval pour une purification supplémentaire.

 

4.2 Stratégie de clarification du vaccin polysaccharidique

4.2.1 Première procédure de clarification

La centrifugation est l'une des techniques les plus courantes pour séparer les cellules des fluides de fermentation. Selon l'échelle, la centrifugation continue ou la centrifugation par lots peuvent être sélectionnées. Il est important de noter qu'une optimisation appropriée des conditions de centrifugation et de leur fonctionnement est essentielle pour une purification en aval réussie. Lors de la sélection d'une membrane TFF et d'une taille de pores spécifiques, il est important de garder à l'esprit le poids moléculaire des polysaccharides, qui sont souvent gros et structurellement complexes, avec des poids moléculaires allant d'environ 500kDa à plus de 1000 kDa. En raison de la grande taille des pores ouverts, l'utilisation de membranes MF de 0,22 μm, 0,45 μm, 0,65 μm peut garantir la récupération réussie des molécules de PS dans la solution osmotique.

 

4.2.2 Procédure de clarification secondaire

La clarté/turbidité de la solution de fermentation acellulaire qui atteint l'étape de clarification secondaire dépend des bactéries spécifiques, du type de clivage, du type de sérum individuel et de la technique utilisée pour l'étape de clarification primaire. La turbidité du centre peut varier d'environ 50 à 150 NTU. Un filtre profond à densité fractionnée chargé positivement en diatomite imprégnée de fibres de cellulose chargées peut être utilisé pour clarifier et réduire sa turbidité à < 5 NTU.

Le débit volumique de ce filtre profond peut varier d'environ 150 L/m3 à 250 L/m3. En règle générale, la solution de produit clarifiée est filtrée à travers une membrane de réduction biosupportée de 0,45 μm ou une membrane stérilisée de 0,22 μm pour éliminer toutes les particules cellulaires, colloïdes et micro-organismes potentiels restants.

 

4.3 Étude de cas : Clarification du centre du bouillon de fermentation de Streptococcus pneumoniae après centrifugation

Les cellules ont été séparées en ajoutant {{{{}}}},1% (v/v) de bouillon de fermentation de Streptococcus pneumoniae de type 8 (20 L) par centrifugation continue. Le centre de la collection est filtré à travers deux filtres profonds séparés chargés positivement et en terre de diatomées contenant des fibres de cellulose. Le filtrat individuel du filtre profond a ensuite été filtré à travers une membrane PVDF de 0,45 μm de qualité de réduction biochargée. Tous les tests de filtration ont été effectués en mode débit constant avec des pompes péristaltiques. Les tests de filtration utilisant un filtre profond chargé et un bouillon de fermentation de Streptococcus pneumoniae de sérotype 8 ont entraîné une baisse de la turbidité d'environ 120 NTU à 3 NTU. Les tests ont été effectués à un débit de 140 150 L/m2/h et une différence de pression au point final de 20-25 psi, avec un débit volumique d'environ 180-200 L/m2.

Des tests de filtration similaires ont été effectués sur le bouillon de fermentation de Streptococcus pneumoniae sérotype 19A. Le liquide 19A centrifugé est clarifié à travers un filtre profond chargé, ce qui réduit la turbidité d'environ 40 NTU à 3 NTU. Les tests ont été effectués à un débit constant d'environ 140-160 L/m2/h, et un débit volumétrique de 200-230 L/m2 a été atteint à une pression finale d'environ 15 psid. L'analyse HLPC des échantillons de produits collectés pendant les tests d'évaluation de filtration n'a montré aucune perte de rendement significative pour la filtration profonde ou les membranes de 0,45 μm (ou 0,22 μm).

 

05 Conclusion

Le développement de procédés de clarification nécessite l'intégration de plusieurs procédés unitaires tels que la centrifugation, la TFF-MF, la filtration profonde et la filtration aseptique. L'optimisation du procédé de clarification nécessite de comprendre comment les différentes opérations unitaires s'influencent mutuellement. Le défi consiste à sélectionner des technologies et des outils (équipements et montages) pour répondre aux exigences de plus en plus complexes des fluides de procédé produits par les bioréacteurs plus efficaces d'aujourd'hui. L'augmentation de la productivité en amont (titre viral, densité cellulaire, etc.), des débris cellulaires et des produits de lyse cellulaire augmente la difficulté du procédé de clarification et complique le choix des équipements de séparation et de filtration.

La conception de l'équipement, la facilité d'utilisation et la propreté doivent être prises en compte lors de la sélection de l'échelle du processus. Cela garantira une conversion efficace et la sécurité de l'opérateur lors de la manipulation des filtres mis au rebut. Afin de développer le processus de clarification, une forte intégration des étapes de clarification est importante pour garantir que le traitement de la récolte en amont soit rentable. Une gamme d'unités de filtration est facilement disponible pour faciliter les tests en laboratoire, la production pilote et le traitement à grande échelle. En mettant en œuvre un plan de travail de mise à l'échelle bien conçu qui évalue plusieurs options de clarification, on peut sélectionner et dimensionner en toute confiance les filtres de clarification pour protéger les opérations unitaires en aval tout en réduisant les coûts d'exploitation.

La clarification des vaccins présente plusieurs défis. En règle générale, le processus de filtration doit être adapté au système de production, à l'agent d'inactivation ou de lyse et à la présentation de l'antigène, et pas nécessairement aux vaccins. Les processus de fabrication de vaccins traditionnels utilisent généralement la centrifugation pour clarifier initialement le vaccin. Les vaccins modernes dotés de plateformes technologiques multiples et de volumes de traitement plus petits rendent les vaccins plus adaptés à la clarification par des technologies basées sur les membranes. Les vaccins récemment développés utilisant des lignées cellulaires et des systèmes d'expression modernes et utilisant des conditions de culture cellulaire plus définies rendent de nombreux processus de fabrication de vaccins plus propices à la filtration.

 

Cependant, l'hétérogénéité du composant antigénique ou « antigène cible » des produits vaccinaux accroît la complexité de la clarification par filtration. Les antigènes varient en taille, en chimie de surface et en charge. Ces caractéristiques affectent le rendement et la récupération des antigènes. Les vaccins présentent des défis uniques en matière de clarification, principalement en raison de la taille de leurs macromolécules. Ceci, combiné aux problèmes de capacité autour de la clarification, augmente le besoin de conseils sur les stratégies de développement des processus.

La taille et l'échelle d'une opération commerciale de production de vaccins ont un impact significatif sur le choix de la technologie de clarification. Étant située en amont du processus, une optimisation appropriée de la clarification est essentielle au succès des opérations unitaires en aval, maximisant le rendement, la récupération et la robustesse du processus. Alors que la centrifugation reste une option technique viable pour la clarification primaire, les unités de microfiltration à canal ouvert (TFF) pour la clarification primaire et les filtres fins profonds ou les filtres à membrane pour la clarification secondaire sont de plus en plus acceptés dans l'industrie des vaccins. Ce changement est motivé par la nécessité d'un traitement plus rapide, d'un développement rapide des processus, de processus portables et d'implémentations à usage unique. Le NFF offre un processus économique adapté aux options à usage unique de petite à grande échelle. En raison de l'évolution des besoins réglementaires, la disponibilité de dispositifs ou de modules pré-aseptifs d'irradiation gamma conçus pour l'autoclavage favorise une adaptation plus rapide des technologies basées sur le NFF ou le TFF.

De nombreux procédés de fabrication de vaccins classiques impliquent l'évolution des opérations unitaires de clarification, en grande partie en raison des contraintes réglementaires et des coûts élevés associés à la revalidation et à la nouvelle soumission ou aux essais cliniques. Le procédé de plate-forme utilisant le schéma de clarification basé sur la filtration a été largement utilisé dans plusieurs agents biologiques avec un degré élevé de succès. Les exemples et les cas décrits dans ce document montrent que les fabricants de vaccins ont le potentiel d'atteindre ce niveau de stabilité, de viabilité économique et d'utilité à usage unique en suivant l'approche du modèle.

La filtration présente également d'autres avantages par rapport à la centrifugation : les virus sensibles au cisaillement ou ceux qui ont tendance à s'accumuler à l'interface air-air. À mesure que les fabricants de dispositifs commercialisent de nouveaux produits, les fabricants de vaccins continueront d'être mieux équipés pour le processus de clarification.

 

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