Bioprocess Insights 2019

Smart manufacturing purposes to leverage the Pharma 4.0 paradigm in reducing risk and achieving better control to produce more predictable outcomes at lower costs. The Bioreactor Digital Twin (BDT), as developed by GE Life Sciences, realizes the digitalization demanded of Pharma 4.0 in upstream bioprocess. It will ultimately enable full automation, featuring model based closed loop control systems.

The BDT predicts the future states of the ongoing cell culture process. Beyond statistical, stochastic and mechanistic modelling, by incorporating the corresponding transfer functions of cellular bioenergetics and metabolism in holistic in-silico models, it allows cell culture performance to be effectively characterized.

The analytics underpinning BDTs synergize biological principles with physics and machine-learning based models to realize Digital Twins of the referenced bioprocess. A characteristic of these twins is their ability to learn: developed for a generic cell line/process, they adapt quickly to alternate platforms with minimal training. Useful outcomes of these process twins include ability to predict future metabolite levels, KPIs and deviations whilst providing the scaffolding to develop more efficient DoEs and optimized closed loop controls. In conjunction with their ability to calculate optimal parameters for alternate scales of bioreactors, BDTs define upstream Digital Biomanufacturing.

The promise of the BDT in biopharma is thus to simply answer the question of whether one is currently in true control. This naïve question sets the stage for more predictable manufacturing, including 1) downstream process preparedness, 2) providing process monitoring and operating cost savings, and 3) obviating loss from inefficient scheduling or diminished product quality/yield. We see that the Bioreactor Digital Twin will become a secundum artem of digital biomanufacturing: archetypical of Pharma 4.0.

Bill Whitford氏は、ユタ州ローガンのGE HealthcareのStrategic Solutions Leaderであり、バイオテクノロジー製品とプロセス開発の分野で20年以上の経験があります。 Whitford氏は、国際会議の招待演者であり、bioproductionの分野で300を超える記事、書籍（章）を執筆、特許を公開しています。 彼は現在、3DMedNetの会議のレビューや、BioProcess Internationalのeditorial advisory boardでの活動などに従事しています。

確立された産業は一般に、実際のまたは事実上の標準、または一般的な働き方を採用するように進化します。規制環境では、これらの標準化の取り組みは、規制の遵守を目的とすることがよくあります。これは、規制では通常、どのようにすべきかではなく何をすべきかが記述されているためです。

いくつかの保健当局のGMP規制は、連続製造などの新しい製造方法、またはシングルユースなどの新しい技術に対応するのに十分であると見なされています。それでも、これらの新しい技術は規制の新しい解釈を必要とします。これは、「ステンレス」の解釈がシングルユースの事例に必ずしも翻訳されないためです。したがって、新しい一連の「方法」の質問が発生します。個々の製薬会社はこれらの「方法」の質問に対する答えを決定するかもしれませんが、業界のメンバーが協力することは長期的にはより効果的です。このようなコラボレーションは、BioProcess Systems Alliance（BPSA）やBioPhorum Operations Group（BPOG）などの業界組織、およびASTM InternationalやASME-BPEなどの自発的なコンセンサス標準組織で行われます。これらのグループは、重要なトピックを特定して対処するための場所と主題の専門家の集まりを提供します。

現在、シングルユースの分野では、システムの完全性や微粒子管理などの特定の問題、および認定戦略や変更管理などのより一般的なトピックに対処するための作業が進行中です。このプレゼンテーションでは、業界で受け入れられている期待と働き方を提供することにより、シングルユースの採用に関する不確実性を減らすことを目的としたいくつかの共同作業の概要を示します。これらのコラボレーションを追求し、その成果を理解し、すでにこれらの「ベストプラクティス」の作業方法を採用しているエンドユーザーとサプライヤのコミュニティへの参加を検討してみてはいかがでしょうか。

カーター博士は、25年以上にわたってバイオ/医薬品製造業界のサプライヤーであり、2005年からGE Healthcare Life Sciencesに勤務し、R＆D、マーケティング、および買収による企業統合に従事した経歴があります。消耗品プロジェクト戦略リーダーとしての彼の現在の役割は、シングルユース製造設備のグローバルな実装に関連する規制および事実上の期待の進化のための内部および外部の声としての役割を果たすことです。

BioProcess Systems Alliance（BPSA）の会長であり、現在、BioPhorum Operations Group（BPOG）と共同で、シングルユースの変更通知とユーザー要件に関するベストプラクティスとなる要因を開発しています。また、ASTM委員会E55.04の副議長であり、シングルユース製造設備の微粒子管理とシステムの整合性に関する標準の開発に参加しています。

彼はBioPhorumのメンバーであり、Single Use Leadership Teamに勤めており、ASME-BPEのメンバーです。カーター博士は、ペンシルベニア州立大学で分子微生物学の博士号を取得しています。

There has been an increasing focus on productivity of chromatography steps during the last 5-10 years with great improvements in yield, binding capacities, flow properties and selectivity. However, it is equally important to ensure manufacturing consistency and the challenge is to balance productivity and robustness which is sometimes overlooked.

It is relatively straightforward to develop a high performing chromatography step, at least for standard antibodies, but the task becomes more complex when variability in feed, buffer conditions, and resin properties must be taken into account to develop a successful control strategy. With a diversifying pipeline introducing purification challenges such as closely related product variants of antibody derivatives, the balance between productivity and robustness comes even more into focus.

The interplay of process parameters and resin properties has been a blind spot in the industry, where commercial manufacturing typically is the first place where the full extent of raw material variability is encountered, resulting in lengthy manufacturing investigations and possibly batch rejection. We will present a summary of recent interactions with the biomanufacturing industry, involving resin development, process development and root cause investigations. Industrial case studies will be presented together with an approach to smarter process characterization aligned with the intentions of the QbD-framework.

Peter Hagwall氏は、プロセス開発ツールのProduct strategy managerで、よりスマートで迅速なプロセス開発を推進しています。 Peter Hagwall氏は、彼の役割の一環として、プロセス開発とQbDをどのように連携させるかについてプロセス開発者と協働し、そしてハイスループットプロセス開発フォーマット統率しています。

これまでに、彼はマルチモーダルおよびHICバイオプロセスレジンを担当しており、またCapto adhere ImpResやCapto Core 700などの最新のレジン開発にも携わっていました。

以前、彼は、NIRと、発酵とcell culture feed strategyをコントロールおよび最適化する多変量モデリングの研究を行っていました。セルラーゼがどのようにセルロースと相互作用するかという博士研究が、彼の精製への関心を高めました。