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细胞产业国家工程中心创新成果应用示范:走近自动化

编者按:细胞产业国家工程中心联合有影响力的下游用户为产业创新成果构建创新产品“应用示范—反馈改进—水平提升—辐射推广”的良性循环发展机制,加快创新成果商业化潜能的显现与爆发。本篇实践,体现的既是国家工程中心前沿技术研发平台的阶段性胜利——取得了具有明确应用导向的关键成果;也是国家工程中心核心技术攻关新机制探索的阶段性胜利——联合行业有影响力用户打造的原研成果首用首测场景,加速原研产品性能升级迭代,缩短从“有没有”走向“好不好”的时间和探索成本。

(本文转自《北科人》 作者:董奇政)

在工作中经常会遇到同事询问:自动化是做什么的?自动化可以生产细胞了吗?自动化生产的细胞质量如何?针对这些问题,作为自动化项目组中的一员,让我带领大家走近自动化,请大家跟随我的脚步……

自动化背景

北科生物部署由赛动智造原研生产的全球首台(套)细胞智造无人产线(下文简称自动化产线)及配套全球首版细胞智造工业软件已完成安装、调试等前期工作,并交付制备中心进行工艺落地转化。

由于自动化产线涉及自动化、人工智能、信息技术、细胞生物学、数据技术等多领域、跨学科,与传统设备、细胞制备工艺差异较大且复杂程度高。为了加快该产线落地转化,公司领导决定成立专项项目小组。

工艺落地转化分为三个阶段,第一阶段为转化方案及系统操作规程起草审批,第二阶段为自动化产线整体无菌性能验证,第三阶段为自动化产线生产性能验证,通过对自动化产线进行全面投产前的验证,收集过程有效数据,持续优化产线参数并对关键物料、耗材、试剂进行再确认。推动自动化产线正式投产,形成制备产能。

自动化意义

全自动细胞智造产线是全球首条真正实现全流程自动化、标准化、全封闭的细胞制备产线。

解决目前细胞由传统人工操作导致细胞产品批间质量差异大、稳定性差的缺陷避免由人工直接接触导致细胞产品污染风险。同时提高细胞产品质量稳定性和均一性,同时达到提高细胞产生效率,降低生产成本的目的,进一步推动细胞治疗规模化临床转化。

随着全自动细胞智造产线全面投产,北科生物一跃成为全球首家实现细胞全流程自动化生产的企业。

正文

我们基本上每周都会接到质量管理部门关于自动化产线细胞质量放行通知,大家对此早已习以为常,心情已然没有当初第一批质量放行通过时那么激动。回想起自动化产线从验证到全面投产,心中一阵感慨,一幕幕不自主地浮现在眼前。

01 “三军未动,粮草先行”

当自动化项目招募通知一经发布,立马吸引了各制备组同事踊跃报名,经过层层筛选,很荣幸,我成为自动化小组中一员,从此一群年轻人踏上了开疆拓土的新征程。

俗话说“三军未动,粮草先行”,通过前期项目负责人组织小组成员不断学习GMP、设备验证、自动化产线说明书等相关资料,并与赛动智造工程师深入沟通,了解产线结构、工作原理、软硬件操作等,我们用较短的时间完成了工艺转化方案及产线操作规程起草、审批。为后续第二、三阶段验证奠定理论基础。

02 建立信心,突破困难

完成第一阶段转化方案及系统操作规程起草审批后,我们马不停蹄进行第二、三阶段验证工作。当第一批无菌模拟灌装顺利完成,我们满怀信心开展后续验证,但事与愿违,第二、三批无菌模拟灌装、第一、二批生产试制,测试结果均出现不同程度的异常。

面对接二连三的测试失败,大家的信心已跌落谷底,梁总(梁晓副总裁)了解情况后,如往常一般,组织项目小组聚餐,以早期“红旗轿车”、“华为交换机”的例子鼓励我们克服困难,实现自动化产线验证、投产,帮助我们重新建立信心。

有了梁总的鼓舞和支持,我们重整旗鼓,与赛动智造工程师重新调试、修改、验证,“攀高峰不怕千般苦,创新路可愁万里遥”克服重重困难,最终顺利完成第二、三阶段验证,全面、系统确认自动化产线无菌性能、生产性能良好,符合制备生产要求并成功完成自动化产线落地转化。同时将自动化工艺纳入公司正常产品序列,建立自动化工艺标准,包括产品编码、质量控制点、质量标准等。

03 逐步推进,持续优化

工艺落地转化初期,我们配合赛动智造工程师解决系统故障19项,优化系统13项,例如通过调整配液仓培养瓶摆动角度、频率,让细胞消化更彻底,使细胞产能增加20%以上……

另外我们完成工艺落地转化前关键试剂、耗材再确认,如无菌一次性管路、储液袋、转移袋等,保障自动化产线所生产细胞符合质量要求。

为了进一步确认自动化产线生产细胞的安全性,我们除了细胞常规检测项目,特新增了细胞异常毒性(小鼠实验)、STR等补充检测项目。同时在领导的牵头下,我们计划与医院开展IIT-“183”hUC-MSCs制剂安全性预试验。通过与医院开展IIT评价自动化产线生产细胞的安全性。

(备注,IIT:Investigator-initiated Trial,是研究者发起,在医疗卫生机构开展的,以人个体或群体(包括医疗健康信息)为研究对象,非以药品医疗器械注册为目的的,研究疾病的诊断、治疗、康复、预后、病因、预防及健康维护等活动)

为了满足市场高端客户对储存产品的需求,发挥自动化产线产能优势、展示北科生物在细胞制备领域的技术实力,我们积极推动自体储存工艺的自动化转化工作,结合市场需求制定了《基于自动化产线高版本储存脐带间充质干细胞产品开发方案》,待业务部门评估并推向市场。

当前,自动化产线正在连续稳定的运行中,截止目前,自动化产线已完成100+批次细胞生产(含前期验证、临床研究项目等),运行时长超过10000小时

接下来,自动化小组将配合赛动智造工程师,继续优化自动化产线,提高产线稳定性,逐渐推进产线扩大产能,并配合业务部门开发基于自动化产线的产品,丰富公司产品种类,提高市场竞争力。

04 感悟与收获

在自动化产线工作岗位上最大的感悟就是时不我待,不抓紧时间学习更先进的技术,不抓住机会拓展知识的边界,不努力发掘自己的优势,我们必将被时代的浪潮所淘汰。

从传统人工制备到如今自动化产线,制备过程操作人员不再需要全程穿戴洁净服在密闭洁净区内不断重复着加液、吸液、吹打混匀、配平离心等操作,我们只需在电脑前一键启动制备任务,细胞便可以源源不断被生产出来。将操作人员从简单重复的制备工作解放出来,让我们更加多精力放在制备技术研究上。

全自动细胞智造产线代表当前最前沿细胞制备技术,作为项目组一员,深度参与前期验证、转化工作,让我成为第一批少数掌握该工艺的操作人员,在拓宽自动化、智能化等知识边界的同时使我具有技术的先发优势,让自己变得更有竞争力。

另外我还参与了自动化专利、论文撰写,其中专利已完成提交,论文也即将完稿。经过这段时间的历练,我的学习能力、创新能力得到了很大提高。

现在,我更加坚信,细胞生产制备的全流程自动化是产业的未来,作为一名自动化细胞制备工程师,我们应提前去储备更多更广的知识和能力。

最后,感谢公司领导提供自动化小组这个平台,感谢自动化项目组每一位付出辛劳汗水的小伙伴。由赛动智造研发的新一代自动化产线正在进行最后技术参数的调试,新一代全新的自动化产线即将问世,请大家拭目以待!