层析介质前瞻性使用时长研究模型的构建与评估

　　在现代化的生物药品生产过程中，色谱层析技术的应用越来越广泛，层析介质是该技术最主要的原材料，因此，对层析介质的管理已成为法规监管和现场核查的重点项目之一。层析介质的清洗、储存以及使用次数均需在工艺研发和验证中进行确证，这在新版 GMP 中已明确提出.

　　基于生产成本的控制，层析介质一般需反复多次使用，但在连续使用过程中，其性能指标会随着使用周期的延长发生变化，至使层析效果下降，从而影响相应产品和中间产物的质量及临床安全性。层析介质的关键性能指标包括目标分子的纯度和收率、层析介质的动态吸附载量（吸附力）、去除某些关键杂质（内毒素、宿主蛋白和宿主 DNA 等）的能力、层析柱在使用中的物理性质（柱高 / 压力 / 流速等）的改变等，这些性能的改变会影响产品质量和生产成本，因此，层析介质合理的使用寿命需经严格和科学的界定，这不仅是对药品质量的保证，还可降低生产成本。

　　层析介质合理的使用寿命受多种因素的影响，首先是上样物料中的杂质污染程度；其次是所采用的层析介质清洗方案的有效性、其对清洗方案的耐受性及其理化性质；另外，层析介质的储存条件和装填频率等也会影响其使用寿命。因此，需通过系统化的使用寿命研究方案进行数据的收集和分析，从而建立一个合理的使用寿命周期。在该使用寿命周期内，该层析介质在不同的生产批次应有足够的稳定性和重现性，以保证产品和中间产物的质量均能符合既定的质量标准和要求。该使用寿命周期需经法规监管部门认可和批准，方可应用于实际生产过程中。

　　在层析介质使用寿命周期研究方案中，最常用的方法学是在某一经过确认的缩小模型（Scale-downModel）上进行前瞻性研究，该方法已被法规监管部门接受，并推荐使用.

　　本文将就如何建立和评估层析介质使用寿命的缩小模型作一简要介绍。

　　1 缩小模型的建立
　　
　　在设计进行前瞻性研究所需要的缩小模型时，关键点是如何建立并确认缩小模型适用于开展前瞻性的使用寿命研究.最通用的缩小模型的建立原则是采用线性缩小的方法学,见表 1.
　　
　　依据该线性缩小方法学，一个生产规模的层析柱（柱径：1 m）的线性缩小模型参数见表 2.在进行前瞻性使用寿命研究前，需确定缩小模型的关键工艺参数.在工艺研发期间，关键工艺参数的操作范围应已确定。这些关键参数包括柱上停留时间、线性流速、上样条件、洗脱条件等方面，但不局限于这些方面。缩小模型的层析关键条件将保持与商业化生产条件一致。【表1】


　　
　　2 层析介质缩小模型使用寿命研究适用性的确认及评估
　　
　　缩小模型中的前瞻性使用寿命研究数据能否被法规监管部门接受，很大程度上取决于该缩小模型能否代表商业化生产规模的性能，因此在进行前瞻性使用寿命研究前，需对该缩小模型进行适用性确认和评估。评估内容包括以下几方面：通过缩小模型所使用的层析柱与商业化生产所使用的层析柱的物理性质（层析柱的理论塔板高度和对称系数）、关键层析性能指标（包括但不限于目标蛋白纯度和收率、动态载量数据、关键杂质去除效率）等多方面的比较，证明该缩小模型的适用性，但不局限于这些方面。

　　2. 1 缩小模型所用层析柱物理参数的确认
　　为了保证分离纯化效果，层析柱应满足一定的柱效要求，包括对理论塔板数和对称系数的要求。理论塔板数和对称系数的可接受范围应考虑到该步层析的纯化目的及其在整个工艺路线中的位置（早期目标蛋白的捕获还是后期的精细纯化）。此外，层析柱长期使用过程中重新装填的频率也需确定。层析柱装填频率受多方面因素的影响，柱效的下降、层析柱物理性质的改变（层析柱反压显着增大、柱高明显降低）、层析图谱的漂移（洗脱峰的起点和终点位置）以及动态载量的变化（如吸附量下降的趋势）均可作为层析柱需重新装填的信号。柱效的要求和层析柱装填频率均应在工艺研发期间进行确定。对缩小模型所用层析柱的柱效（理论塔板高度和对称系数）进行检测，并与商业化生产所用层析柱进行比较，接受标准为：缩小模型所用层析柱的柱效应不低于商业化生产所用的大型层析柱，见表 3.【表3】

　　
　　2. 2 缩小模型层析性能指标的确认
　　2. 2. 1 缩小模型与商业化生产的产品质量的比较按照商业化生产的操作流程（SOP），在缩小模型上进行 3 批连续层析试验，并将试验结果（产品纯度、收率、杂质含量）与商业化生产的数据进行比较，接受标准为：缩小模型获得的产品质量（纯度、收率、关键杂质含量）应不低于商业化生产的数据，见表 4.

　　2. 2. 2 缩小模型与商业化生产的产品层析图谱相似度的比较 该比较可通过不同方法来进行。

　　2. 2. 2. 1 关键位置电导值的比较 检测缩小模型上目标分子峰开始收集、峰顶以及停止收集处的电导并记录，与商业化生产的相关数据进行比较，从而判断层析图谱的相似度。【表4】


　　
　　2. 2. 2. 2 目标分子洗脱位置的比较 记录目标分子峰开始收集、峰顶以及停止收集处的洗脱时间（或体积），并与商业化生产层析图谱上的洗脱时间（或体积）进行比较。

　　如果产品质量和层析图谱在缩小模型与商业化规模上具有高度相似性（无显着性差异），该缩小模型即可用来进行层析介质使用寿命的前瞻性研究；如果层析图谱有明显差异，需进行“根本原因”（rootcause）分析，在很多情况下，造成差异的原因来自于仪器设备和层析柱自身的死体积（dead volume）的影响，这时需结合产品质量的分析来判断该缩小模型的适用性，如产品质量合格，且 3 批缩小模型的试运行图谱非常一致，尽管缩小模型图谱与生产规模存在差异，该缩小模型仍可视为合格，并用于即将开展的前瞻性使用寿命研究。

　　3 小 结
　　
　　建立层析介质使用寿命的研究方案的合理性和科学性，是该层析介质使用寿命被法规监管部门批准的前提和基础。每种层析介质的使用寿命均应依据专门设计的研究方案进行实验数据的收集和分析，通过缩小模型的前瞻性使用寿命研究方案，获得某一介质使用寿命的实验数据并进行统计学分析，从而确定该层析介质的使用寿命，并在常规商业化生产过程中，对该使用周期进行同步监测和确认。

　　参考文献
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