תכנון לפי העקרונות Bioprocess Concept Design הוא שלב קריטי בפיתוח תהליכים בתעשיית הפארמה והביוטק. תהליך זה כולל תכנון, פיתוח ואופטימיזציה של תהליכים ביולוגיים לייצור תרופות, חומרים ביולוגיים ומוצרים אחרים. במאמר זה נסקור את ההיסטוריה של תכנון קונספט ביו-תהליך, עקרונות העבודה, שלבי התהליך, יתרונות, חסרונות, והנחיות רגולטוריות רלוונטיות.
מתחילה במאה ה-20 עם התפתחות טכנולוגיות הביוטכנולוגיה וההנדסה הביוכימית. בשנות ה-50 וה-60 החלה התפתחות מהירה בתחום הפארמה והביוטק, אשר כללה פיתוח תהליכים ביולוגיים מורכבים יותר ויותר. בשנות ה-80 וה-90 התקדמו התהליכים עם פיתוח כלים וטכנולוגיות חדשות כמו הנדסת גנים וביוטכנולוגיה מולקולרית.
Bioprocess Concept Design הוא תכנון המתבסס על מספר עקרונות מפתח:
הבנת התהליך הביולוגי: הבנה עמוקה של התהליך הביולוגי המיועד, כולל התהליכים המולקולריים והפיזיקליים המעורבים.
אופטימיזציה של תנאי הגידול: התאמת תנאי הגידול לתאי הגידול או המיקרואורגניזמים המיועדים להפקת המוצר.
סקלאביליות: תכנון התהליך כך שיהיה ניתן להרחיבו ממעבדה לייצור תעשייתי.
בקרה ואוטומציה: שילוב מערכות בקרה ואוטומציה לשיפור היעילות והאיכות של התהליך.
עמידה בתקני איכות ורגולציה: תכנון התהליך בהתאם לתקני איכות ורגולציה מחמירים.
שלבי תכנון קונספט ביו-תהליך
מחקר והגדרה ראשונית: זיהוי המוצר הסופי והבנת הדרישות המיוחדות שלו.
פיתוח תהליך ראשוני: יצירת תהליך ראשוני במעבדה ובחינת יכולת ההפקה.
אופטימיזציה: אופטימיזציה של תנאי הגידול והתהליך להשגת תפוקה מרבית.
הערכת סיכונים ובקרה: זיהוי והערכת סיכונים פוטנציאליים בתהליך ושילוב מערכות בקרה.
סקלאביליות: תכנון התהליך כך שיהיה ניתן להרחיבו ממעבדה לייצור תעשייתי.
ולידציה: בדיקת ואישור שכל שלבי התהליך עומדים בדרישות הרגולציה והאיכות.
הטמעה והפעלה: העברת התהליך ממצב מחקרי לייצור תעשייתי והפעלה שוטפת.
יתרונות:
ייצור מוצרים ביולוגיים איכותיים: תכנון נכון מבטיח ייצור של מוצרים באיכות גבוהה וביעילות מרבית.
סקלאביליות גבוהה: מאפשר העברת התהליך ממצב מחקרי לייצור תעשייתי בצורה חלקה.
עמידה בתקני איכות: תכנון בהתאם לתקני איכות מחמירים מבטיח עמידה בדרישות רגולטוריות.
חדשנות ופיתוח: מאפשר פיתוח טכנולוגיות ותהליכים חדשים בתחום הביוטק.
חסרונות:
מורכבות גבוהה: תכנון תהליך ביולוגי הוא מורכב ודורש ידע ומומחיות גבוהה.
עלות גבוהה: הפיתוח הראשוני והאופטימיזציה דורשים משאבים רבים.
סיכון לפיתוח איטי: תהליכי הפיתוח והאופטימיזציה עשויים להיות ארוכים ולגרום לעיכובים בהפקה.
למה ומתי לעשות שימוש בתכנון כנ"ל:
מומלץ כאשר נמצאים בשלב של פיתוח מוצרים חדשים ובמיוחד במהלך פיתוח מוצרים חדשים הדורשים תהליכים ביולוגיים מורכבים.
שיפור תהליכים קיימים: כאשר יש צורך לשפר תהליכים קיימים ולהגביר את היעילות והתפוקה.
עמידה בתקני איכות ורגולציה: להבטיח שהמוצרים עומדים בתקני איכות ורגולציה מחמירים.
חדשנות ופיתוח: לצורך פיתוח טכנולוגיות ותהליכים חדשים בתחום הביוטק.
דברים שיכולים להטעות בתהליך:
הערכת סיכונים לא נכונה: זיהוי לא נכון של סיכונים פוטנציאליים בתהליך עלול להוביל לבעיות בעתיד.
אופטימיזציה לא מספקת: אופטימיזציה לא מספקת של תנאי הגידול והתהליך עלולה להוביל לתפוקה נמוכה ולאיכות ירודה.
חוסר תאימות לתקנים רגולטוריים: תכנון שלא עומד בדרישות הרגולציה עלול להוביל לעיכובים ולאישורים מאוחרים יותר.
לקיחת מסקנות מהתהליך ויישום
בתום התהליך חשוב לקחת את המסקנות וליישם אותן בפועל:
פיתוח תהליכי בקרה ואופטימיזציה: פיתוח ויישום תהליכי בקרה ואופטימיזציה בהתאם למסקנות התהליך.
מעקב שוטף: מעקב אחר יישום התהליכים ועדכון התהליך לפי הצורך.
הדרכה והכשרה: הדרכת העובדים והכשרתם לתהליכים החדשים שננקטו.
תיעוד: תיעוד כל השלבים והפעולות שננקטו לצורך בקרה ושיפור מתמיד.
רגולציות עולמיות בנושא תכנון קונספט ביו-תהליך
רגולציות עיקריות בנושא בתעשיית הפארמה והביוטק:
FDA (Food and Drug Administration): Guidance for Industry: PAT — A Framework for Innovative Pharmaceutical Development, Manufacturing, and Quality Assurance
EMA (European Medicines Agency): ICH Q8: Pharmaceutical Development
ISO (International Organization for Standardization): ISO 9001: Quality management systems – Requirements
תכנון תהליכי וניהולי סיכונים הם כלים חשובים והכרחיים לניהול ופיתוח תהליכים בתעשיית הפארמה והביוטק. מאפשר זיהוי מוקדם של בעיות, מניעת כשלים, ושיפור מתמיד של תהליכים ומוצרים. למרות הדרישות למשאבים ומורכבות התהליך, היתרונות של תכנון בשיטה זו עולים על החסרונות ומסייעים בהבטחת איכות ובטיחות המוצרים. עמידה ברגולציות העולמיות ושימוש נכון בשיטות אלו תורמים לשיפור מתמיד ולאמינות גבוהה יותר של המערכות והמוצרים.