Dois-je passer aux bioréacteurs à usage unique ?

Il y a dix ans, les cuves de bioréacteurs à usage unique (SUB) étaient limitées en taille, ce qui ne les rendait pratiques que pour les installations de laboratoire.

Il y a dix ans, les cuves de bioréacteurs à usage unique (SUB) étaient limitées en taille, ce qui ne les rendait pratiques que pour les installations de laboratoire. Aujourd’hui toutefois, Thermo Scientific lance un bioréacteur à usage unique de 5 000 L et BioInno utilise déjà un réacteur de 6 000 L. Ces réacteurs atteignent des titres bien supérieurs à ceux que même les équipements réutilisables atteignaient il y a dix ans — ce qui permet de passer à des équipements à usage unique conçus spécifiquement pour obtenir des titres élevés dans des environnements évolutifs. Les capteurs à usage unique ont progressé en parallèle des réacteurs, rendant les skids à usage unique toujours plus viables.

Les technologies à usage unique offrent de sérieux avantages en matière de flexibilité et d’évolutivité, et ont largement éliminé les préoccupations de pureté. Toutefois, l’acier inoxydable reste souvent avantageux si des conceptions sur mesure sont nécessaires ou si les tailles de lots sont très grandes (la capacité peut être jusqu’à 10 fois supérieure à celle des SUB).

Voici une série de questions à se poser pour déterminer si les bioréacteurs à usage unique conviennent à votre procédé. Nous employons « acier inoxydable » et « réutilisable » de façon interchangeable pour désigner les équipements de bioprocédé réutilisables qui doivent subir un CIP/SIP entre les lots.

Le procédé existe-t-il déjà ?

Le plus souvent, il n’est pas envisageable de faire passer un procédé de fabrication GMP, produisant des quantités pour les marchés commerciaux, de l’acier inoxydable à des équipements à usage unique. Toutefois, pour les procédés aux premiers stades de développement, qui ne sont pas encore bien caractérisés, il vaut la peine de comparer les équipements à usage unique et réutilisables. Continuez à vous poser ces questions pour déterminer lequel est le plus avantageux.

Quelle taille de lots allez-vous produire ?

La plupart des bioréacteurs à usage unique ont une capacité maximale d’environ 2 000 L (même si, comme l’indiquent les exemples ci-dessus, des progrès importants ont été réalisés pour augmenter cette taille de lot). Grâce aux avancées récentes en densité cellulaire et en titre, des bioréacteurs plus petits sont souvent capables d’atteindre des rendements égaux à ceux d’un réacteur plus grand d’il y a 10 ans. Des calculs récents pour la production d’anticorps monoclonaux (mAb) indiquent que les cuves en acier inoxydable sont préférables (plus économiques) si vous visez une production de plus de deux tonnes d’anticorps par an. Pour des volumes plus faibles, les systèmes à usage unique sont probablement plus avantageux.

Quel type de médicament fabriquez-vous ?

De nombreux médicaments biologiques modernes sont conçus pour des marchés nettement plus petits que, disons, celui du vaccin contre la poliomyélite. Les médicaments pour maladies orphelines, les médicaments ciblés pour la médecine personnalisée, les thérapies cellulaires ou géniques et les médicaments puissants qui ne nécessitent que de faibles doses — aucun de ces cas de figure n’exigera des lots de 10 000 L. Le type de médicament, son usage commercial et son marché auront un impact direct sur les tailles de lots appropriées, ce qui déterminera s’il est plus judicieux d’utiliser des équipements à usage unique ou réutilisables (voir la question précédente).

Quel type d’installation concevez-vous ?

Les laboratoires, les installations pilotes et les environnements de production commerciale ont chacun des besoins différents. Dans les installations pilotes (GMP ou non GMP), l’augmentation et la réduction d’échelle sont essentielles. Si les équipements à usage unique sont nettement plus évolutifs que l’acier inoxydable, il est important de se demander s’ils reproduiront correctement vos conditions de fonctionnement à plus grande échelle. Dans les laboratoires, l’évolutivité à court terme et la suppression du risque de contamination croisée rendent généralement l’usage unique préférable. Veillez à pouvoir modéliser correctement vos paramètres de procédé critiques dans votre système à petite échelle.

L’installation produira-t-elle un seul médicament ou passera-t-elle d’un type à l’autre ?

Passer d’un lot à l’autre du même médicament, même sur des équipements réutilisables, ne prendra que 6 – 10 heures. En revanche, le temps de fonctionnement chute fortement pour les équipements réutilisables dans une installation qui fabrique différents types de médicaments : un renouvellement complet des équipements en acier inoxydable d’un lot au suivant peut prendre jusqu’à trois semaines. Une installation hybride, avec des équipements amont à usage unique et des équipements aval en acier inoxydable, peut ramener ce délai à deux semaines. À l’inverse, une installation équipée d’équipements à usage unique peut changer de produit en seulement 48 heures.

Quel degré de personnalisation votre procédé exige-t-il ?

Les préfabriqués à usage unique ont la puissante capacité de développer et de faire évoluer rapidement la fabrication de produits biologiques — et ils contrastent fortement avec les skids en acier inoxydable très personnalisés auxquels de nombreux fabricants sont habitués. Le principal inconvénient de ces préfabriqués est qu’une personnalisation est parfois nécessaire pour obtenir des résultats optimaux avec les cultures. L’avantage est que les préfabriqués à usage unique offrent un niveau de flexibilité étonnamment élevé, qui permet d’utiliser une installation à des fins très variées. Alors que l’utilisation d’équipements en acier inoxydable oblige souvent à concevoir une installation très personnalisée avec une infrastructure fixe — limitant les types de médicaments qui peuvent y être produits —, les préfabriqués ne sont pas très spécialisés pour un seul procédé.

L’intensification des procédés est-elle une priorité élevée ?

Si oui, les installations à usage unique sont de loin supérieures. Les équipements à usage unique peuvent atteindre des titres plus élevés et peuvent parvenir aux mêmes rendements globaux que des équipements réutilisables plus grands grâce au scale-out. La fabrication en continu peut aussi être réalisée sur des systèmes à usage unique, ce qui réduit encore l’encombrement global de l’installation.

Votre programme de formation des opérateurs est-il solide ?

Le passage aux systèmes à usage unique exigera de reformer les opérateurs, en particulier à l’installation des cuves et des capteurs. Sans être une courbe d’apprentissage abrupte, c’est un changement important. De plus, les SUB exigent généralement davantage de manipulations manuelles, ce qui présente des risques pour les opérateurs, à atténuer par une formation complète. Par ailleurs, si vous avez rencontré des problèmes de pureté dus à une stérilisation inadéquate des équipements, de nouveaux programmes de formation sur les équipements à usage unique peuvent permettre de corriger à la fois les lacunes de formation et les problèmes de pureté.

Quels sont vos goulots d’étranglement opérationnels ?

Si vous attendez constamment la validation et la qualification de vos procédés de nettoyage (ou si votre équipe de laboratoire attend constamment la fin du cycle de l’autoclave), les équipements à usage unique offrent une solution simple. Si vous attendez souvent l’arrivée d’équipements, l’usage unique est aussi préférable : les réacteurs en acier inoxydable sur mesure ont souvent des délais de livraison de plus d’un an, puis exigent plusieurs mois de qualification. Toutefois, si vous n’arrivez pas à répondre aux exigences de production et devez augmenter l’échelle et produire de plus gros lots, ne passez pas à l’usage unique — les bioréacteurs en acier inoxydable restent probablement la meilleure solution pour votre procédé. En savoir plus : les bioréacteurs à usage unique sont plus respectueux de l’environnement que les réacteurs en acier inoxydable $