재조합 단백질 백신 제조 과정

재조합 단백질 백신은 1980년대 중반 B형 간염 백신을 시작으로 업계에서 오랜 기간 검증된 실적을 보유하고 있으며, 현재 B형 간염 백신은 전 세계적으로 정기 예방접종으로 시행되고 있습니다. 이러한 백신은 전통적인 제조 방식에서 벗어나 백신 개발 및 생산의 여러 장벽을 극복하는 데 중요한 전환점이 되었습니다. 불활성화된 병원체로부터 항원을 정제하는 기존 방식과 달리, 재조합 방식을 이용한 항원 생산은 높은 발현 수준을 가능하게 하여 백신의 안전성을 향상시킵니다.


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재조합 단백질 백신이란 무엇인가요?

재조합 단백질 백신(재조합 서브유닛 백신이라고도 함)은 이종 발현 시스템에서 생산될 수 있는 특정 단백질 항원을 사용하여 제조됩니다. 생산하고자 하는 항원에 따라 박테리아, 효모, 곤충 세포, 포유류 세포주 또는 식물 등 다양한 발현 시스템을 평가할 수 있습니다. 오늘날 제약 산업의 과제는 이러한 다양한 발현 시스템의 규모 확대를 지원하고 질병 특이적 항원에 맞춘 후처리 공정을 개발하는 것입니다.

이것이 팬데믹 대응을 포함한 산업 전반에 어떻게 도움이 될 수 있을까요?

재조합 단백질 백신은 수년 전 백신 산업에 혁명을 일으켜 미충족 의료 수요를 해결하는 백신 개발을 가능하게 했습니다. 오늘날 재조합 단백질은 RSV, HIV 등 여러 질병은 물론 차세대 인플루엔자 백신을 비롯한 다양한 백신 개발 파이프라인에서 중요한 부분을 차지하고 있습니다. 특히 코로나19 팬데믹 상황에서는 백신 후보 물질의 30% 이상이 재조합 단백질 백신 개발 공정을 활용하고 있으며, 대부분 바이러스의 스파이크 단백질을 표적으로 하고 있습니다. 팬데믹 상황에서 이 검증된 전략을 사용하는 이점은 기존 시설에서 생산 가능한 고효율 공정을 통해 안전한 백신을 생산할 수 있다는 점입니다.

바이러스 유사 입자의 성공.

바이러스 유사 입자(VLP)는 실제 바이러스의 구조와 형태를 모방하는 다중 단백질 구조물이지만 바이러스 유전체는 포함하지 않아, 단백질 단독 투여 시보다 낮은 용량으로도 더 나은 면역 반응을 유도할 수 있습니다. VLP는 바이러스 구조 단백질을 개별적으로 발현시켜 생산되며, 이 단백질들은 스스로 조립되어 바이러스 유사 구조를 형성합니다. 외피가 있는 VLP는 세포 밖으로 출아하면서 형성되고, 외피가 없는 VLP는 후처리 과정에서 형성됩니다. VLP의 복잡성에 따라 박테리아, 효모, 곤충 세포, 식물 또는 포유류 세포주 등 다양한 발현 시스템을 사용할 수 있습니다. 효모에서 생산된 인유두종바이러스(HPV) 백신은 성공적인 VLP 백신의 예입니다.

재조합 단백질 백신의 높은 다양성으로 인해 모든 개발 단계를 지원하는 즉시 사용 가능한 플랫폼은 불가능하므로, 생산성이 높고 안전한 재조합 단백질 백신 개발을 가능하게 하는 혁신적인 솔루션을 보유한 전략적 파트너가 필요합니다.

재조합 단백질 백신

세포주 개발

상류 공정(USP)

다운스트림 프로세싱(DSP)

기타 기술

실험 설계(DOE) 및 다변량 데이터 분석(MVDA)과 같은 고급 화학 계량학적 방법은 데이터에 대한 폭넓은 가시성을 제공하여 궁극적으로 비용 절감뿐만 아니라 공정의 신뢰성과 견고성을 향상시킵니다.

필요 사항

솔루션

품질설계(QbD)는 핵심 공정 매개변수를 이해하기 위해 실험설계(DoE)에 의존하는데, 이는 수많은 실험을 수행해야 하므로 실험 설계 및 계획을 지원하는 도구가 이러한 부담을 덜어줍니다.

공정 분석 기술(PAT)은 분석하기 어려운 많은 양의 데이터를 생성하므로, 상관관계를 파악하고 문제 해결을 수행하며 공정을 이해하기 위해 과거 데이터를 평가할 수 있는 도구에 대한 수요가 매우 높습니다.

대부분의 백신 개발자와 제조업체는 통계 전문가가 아니며 사용자 친화적인 인터페이스와 소프트웨어에 의존합니다.

Umetrics® 제품군은 공정 개발자와 제조업체를 위해 설계된 세 가지 사용자 친화적이고 직관적인 소프트웨어 솔루션을 포함합니다. 이 솔루션들은 고유한 데이터 시각화, 광범위한 마법사 기능 및 사용자 정의 가능한 플롯을 통해 데이터 분석을 지원하여 사용성과 활용성을 극대화합니다.

  • MODDE® is an advanced, high-quality DOE solution designed for ease of use. The benefit of DOE is to gain knowledge and estimate the best-operating conditions of a process or product, and with MODDE® the graphical interface and analytics support make it easy to interpret results with complete confidence  
  • 다변량 데이터 분석(MVDA) 소프트웨어는 규모 및 배치 간 비교 분석에 사용됩니다. SIMCA®는 데이터를 시각적 정보로 변환하여 쉽게 해석할 수 있도록 지원함으로써 신속하고 확신 있는 의사 결정 및 조치를 가능하게 합니다. SIMCA®는 공정 변동을 분석하고, 핵심 매개변수를 식별하며, 최종 제품 품질을 예측하는 데 도움을 줍니다. 몇 번의 클릭만으로 공정 현황을 한눈에 파악할 수 있습니다.
  • SIMCA®-온라인 is a highly efficient software for real-time multivariate statistical process monitoring and control. SIMCA® online provides a complete set of interactive and visual monitoring tools to production teams to ensure that batch and continuous operations run smoothly

이러한 소프트웨어 솔루션은 대부분의 Sartorius 시스템에 완벽하게 통합되어 있으며 독립형 프로그램으로도 사용할 수 있습니다.

 

일회용 센서가 통합된 일회용 기술의 발전이 가속화됨에 따라 실시간 데이터 수집 및 분석이 가능해졌을 뿐만 아니라 공정 효율성 향상, 오염 위험 감소, 작업자 안전 개선 및 전반적인 역가 향상이라는 결과를 가져왔습니다.

필요 사항

솔루션

백신 제조업체들은 매우 복잡하고 엄격하게 규제되는 자신들의 공정을 더 잘 이해하고 제어하기를 원하지만, 이를 위해서는 공정 모니터링, 설정값 제어(공급 제어 및 유출 제어), 사건 발생 시점 예측(수확 및 감염) 및 공정 편차의 적시 식별을 가능하게 하는 핵심 공정 매개변수의 실시간 측정이 필요합니다.

QbD 원칙을 효과적으로 적용하고 제품 품질 및 수량의 일관성을 보장하며, 공정 편차를 신속하게 식별 및 수정하여 배치 손실 위험을 줄이려면 다양한 PAT 센서가 필요합니다.

PAT를 일회용 시스템에 통합할 수 있다면 샘플링 과정에서 유출 및 오염 위험을 줄일 수 있을 것입니다.

다양한 종류의 완벽한 인증을 받은 일회용 센서가 Sartorius 포트폴리오 전반에 통합되면서 Sartorius는 PAT 분야의 시장 선두주자가 되었습니다.

  • 공정 개발 및 제조 기술 분야에서 완벽한 공정 이해, 모니터링 및 제어가 가능합니다.
  • 싸토리우스 제품 및 기술에 완벽하게 통합되어 있어 데이터 분석이 간편합니다.
  • 생존 세포 밀도의 실시간 모니터링 및 자동 세포 유출 제어를 위한
  • 혈당 및 젖산의 온라인 모니터링과 자동 사료 제어를 위한
  • 이산화탄소 및 산소의 인라인 모니터링용
  • Ambr® 및 STR 생물반응기 시스템에 라만 분광법을 통합하여 다중 분석 물질을 비침습적으로 실시간 측정할 수 있는 플랫폼
  • BioPAT® 일회용 센서는 pH, 전도도, 용존 산소, 유량 및 압력을 포함한 주요 공정 변수를 정확하게 모니터링합니다. 이 센서는 각 공정의 특정 요구 사항에 따라 Sartorius의 바이오프로세싱 시스템 포트폴리오 전반에 통합되어 있습니다.