首页 > 资讯 > MIT 与二十多家企业合作研究生物制药中的病毒污染事件

出自识林

2020-05-07

过去几十年中，曾发生十几起蛋白质药物产品线被病毒污染的事件。虽然这些事件都在药物到达患者之前就被发现，但是许多事件导致了后续昂贵的清理工作，甚至导致药品短缺。而由于这些事件并不常见而且很多并未公开报道，使得从过去的事件中学习变得很困难。

麻省理工（MIT）牵头的一个由生物技术公司组成的联盟回顾了过去 36 年间的 18 起病毒污染事件，其中大多数事件至今尚未公开报道。这项涵盖整个行业的研究提供了对于最常见病毒污染、污染物来源、受影响细胞系、纠正措施以及此类事件影响的见解，并提出了一些建议来帮助企业将来避免此类事件。虽然研究重点是生物药（由活细胞产生的蛋白质药物），但研究结果还可以帮助生物技术公司为新兴细胞和基因治疗药物的生产创建安全性指南，很多这些产品正在研发中并且可能面临类似的污染风险。

这项研究的报告于不久前发表于《自然·生物技术》上，主要作者是 MIT 生物医学创新中心（CBI）生物制造中的外源污染物研究联盟（CAACB）的负责人 Paul Barone。MIT 生物医学创新中心的项目高级负责人 Stacy Springs 是这项研究的通讯作者。CAACB 是一个生物制药行业联合会，其任务是汇集外源污染物领域的生物制造专业知识。该联盟由包括 Amgen、阿斯利康、Biogen、勃林格殷格翰、百时美施贵宝、礼来、Genentech、默克雪兰诺、美国默克、辉瑞、赛诺菲等在内的二十多家生物技术企业组成。

Springs 表示，“随着生物技术行业开始考虑制造这些非常令人兴奋的新产品，这些产品非常有效，在某些情况下甚至能治愈疾病，我们希望确保在制造这些产品时考虑到病毒安全性的方面。”

许多治疗性蛋白质是使用重组 DNA 技术生产的，重组 DNA 技术允许对细菌、酵母或哺乳动物细胞进行工程改造以产生所需蛋白质。尽管这种做法拥有极佳的安全性记录，但仍存在培养的哺乳动物细胞可能被病毒污染的风险。2010 年位于波士顿的 Genzyme 工厂发生了一起广为人知的污染事件，2009 年工厂某些生产过程被病毒感染后，不得不关闭了大约 10 个月。【Genzyme 某工厂与 FDA 签订合意判决的事件】之后 CAACB 开展了这项研究。发生此类病毒污染事件，除非事件影响了药物供应能力，否则制药公司无需公开。组成 CAACB 的公司愿意共享有关此类事件的信息，但前提是数据以匿名方式公布。

Springs 表示，“我们认为，与业界分享他们在病毒污染方面的经验非常有价值，因为如果幸运的话，大多数企业都不会发生这些事件，或者最多发生一两次。关于企业如何发现和管理事件，识别病毒及其来源，消毒并重新启动生产设施以及采取行动防止再次发生的所有这些知识，都在各个公司中孤立存在。”FDA 药品审评与研究中心（CDER）主任 Janet Woodcock 表示“这项工作证明了共享数据和信息可以如何更好地理解生物产品生产中的难题。正在研究新工艺或产品的创新者可以通过对这里记录的过往集体经验的学习来避免陷阱或灾难。”

研究发现

这项针对由哺乳动物细胞生产的蛋白质药物的研究揭示了自 1985 年以来发生的 18 起病毒污染事件，这些事件发生在报告数据的 20 家生物制药公司中的 9 家。其中有 12 起事件，被污染的细胞是中国仓鼠卵巢（CHO）细胞，蛋白质药物生产广泛使用的细胞系。其它事件涉及人类或非人类灵长类细胞。在人类和非人类灵长类动物细胞中发现的病毒包括疱疹病毒；引起普通感冒的人腺病毒；以及可引起轻度胃肠炎的呼吸道肠道病毒。研究人员认为，这些病毒可能是从工厂工人那里传播的。（见下表）

在许多情况下，污染事件会因为细胞正在死亡或看起来不健康而首先被发现。在 18 起污染事件中有 11 起细胞培养参数的变化是污染的主要指标。有 5 起发生在很久以前，不清楚细胞培养基参数是否发生变化。但在 2 起事件中，细胞培养基参数没有明显变化，细胞看上去正常，病毒污染是通过所需的安全性检测发现的（见下图）。最常用的检测至少需要两周的时间才能出结果，因此在被检测到之前，污染性病毒会在整个生产工艺中进一步传播。

对受污染过程的检测。在报告给 CAACB 的污染事件的调查期间，对受影响批的不同工艺步骤的样品进行病毒检测。报告给 CAACB 的数据包括来自 cGMP 操作的样品：检测结果为阳性（深橙色），或低于检测限并假定为阴性（深蓝色）；以及来自非 cGMP 操作的样品：检测结果为阳性（浅橙色），或低于检测限且假定为阴性（浅蓝色）。注：并非在每个污染事件中都对所有物料进行了检测。

一些公司还使用基于聚合酶链式反应（PCR）技术的更快速的检测，但是这种检测必须进行定制以查找特定的 DNA 序列，因此，如果制药商知道最有可能在其生产工艺中发现的特定病毒时，此方法最为有效。

用于生产治疗产品的细胞培养中病毒污染的三个主要风险是细胞来源，细胞培养中使用的材料以及细胞培养过程暴露于操作员或环境中。相对应的三种减轻病毒污染风险的方法包括：(i) 通过选择低风险的起始物料和原材料并使用生产控制来防止病毒进入；(ii) 对加工中的材料进行检测以确保没有病毒并能够批拒收；(iii) 从产品中清除病毒（灭活或清除）。其中第三点对于减少成品制剂的病毒污染尤为重要。但是对于新兴的基因和细胞治疗产品而言，目前尚无能够在保证治疗产品细胞活性的情况下去除或灭活病毒的方法，因此细胞治疗产品的病毒安全性目前仅能依赖于污染预防、中间过程检测和批拒收。

而对于污染的预防，通过直接检测实现对原材料的控制价值有限，可能是因为原始物料中的病毒浓度低于分析检测限，或者是由于污染性病毒未均匀分布在原始物料中。

新技术

许多 CAACB 成员公司正在探索新技术，以在使用前面灭活或去除细胞培养基中的病毒，以及在纯化过程中清除病毒。另外，一些企业正在开发快速病毒检测系统，能够敏感地检测出各种病毒。

CBI 研究人员还在研究几种技术，可以使病毒污染的检测更加快速。这项研究的大部分工作是在新加坡-MIT 科学与技术联盟（SMART）下的一个“制造个体化药物的关键分析”的跨学科研究小组内完成的。该小组正在研究大约六种技术，以更快速地检测病毒和其它微生物。Barone 表示，“我认为技术开发有很大的潜力来缓解我们看到的一些挑战。”

报告建议并已被一些公司采纳的另一种策略是减少或取消使用源自动物产品（例如，牛血清）的细胞生长培养基成分。如果无法做到这一点，另一策略是在培养基使用前对培养基及逆行病毒清除或灭活处理，以防止病毒进入并污染生产工艺。一些企业正在使用类似于巴氏灭菌法的过程 — 高温短时（HTST）处理，而另外一些企业则使用紫外线或纳滤。

研究人员希望他们的研究也将帮到新的基因和细胞疗法产品的制药商。研究人员表示，这些利用基因或细胞替代缺陷细胞或在体内产生治疗分子的治疗产品可能面临着与生物药类似的安全挑战，因为这些产品通常在含有牛血清或人血清的培养基中生长。

作者之一 James Leung 表示，“以一种系统性的方式进行信息共享，我认为我们不仅可以在蛋白质制造行业内，而且可以在新的基于细胞的治疗产品行业中加快最佳实践信息的传播。”

最后，报告指出 , 仅使用一种办法不足以确保产品不含病毒污染物，因此，必须采取整体、多方面的方法 , 尤其是在面对先前未知的新病毒（例如，新冠病毒 SARS-CoV-2）时 , 更应如此，因为未知病毒感染生产细胞系的能力或在现有检测方法中被检测到的能力都是未知的。

文献来源：Barone, P.W., Wiebe, M.E., Leung, J.C. et al. Viral contamination in biologic manufacture and implications for emerging therapies. Nat Biotechnol (2020). https://doi.org/10.1038/s41587-020-0507-2

整理：识林-椒
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