不銹鋼反應器與一次性反應器的比較
當下,不銹鋼反應器和一次性反應器在市場上各自占據著半壁江山,擁護者們也各執己見。縱觀現代整個生物工藝過程,一次性材料被用于培養基、緩沖液的制備以及無菌灌裝,而不銹鋼材料被用于大規模發酵。兩者的結合被用于整個細胞培養過程,色譜分離和過濾。那么對于國內制藥企業來說,如何選擇適合自己的反應器呢?
我們從以下幾個方面比較了一次性設備和不銹鋼設備
一.成本比較
有人說一次性反應器成本更低,這個不一定,這取決于生產的產品種類多少以及生產的規模和其它因素。使用一次性設備核心出發點就是減少一些復雜程序導致的成本,比如不銹鋼設備的清洗,消毒和維護。但是是否能達到目的呢?
這個數據來自于通用公司從過程經濟角度對不銹鋼反應器和一次性反應器的比較分析,我們明顯可以看出使用一次性反應器每一批次的成本要明顯高于不銹鋼反應器,約高30%。
另外,一次性設備尚不完全成熟,比如自動化程度不足,某些環節只能依賴繁重的手動操作,需要大批技術嫻熟的工人。因此人力成本也是使用一次性設備需要考慮的一大因素。但與此同時,一次性反應器系統可以更加快速的的安置、投入使用并產生效益,能在最短時間內將資金成本回收。
二.機械性能的比較
這張表格是摘自羅氏的一份研究報告,紅色是代表一次性反應器性能不過關。我們知道現在有些品牌的一次性反應器曾經遇到的諸多問題,如攪拌,自動化,袋子泄漏等,已經得到了很好地解決,并且已經在實踐中取得成功。但是一次性反應器仍然有很大的提升空間。
這張圖引用的是Avid Bioservices的數據,藍色代表不銹鋼反應器(1000 L規模),紅色代表一次性反應器(1000 L規模)。從這張圖可以看出不銹鋼反應器的結果略好于一次性反應器,但是由于細胞株的進步使得不銹鋼反應器的微小的優勢顯得不太重要。還有很多單抗通過補料分批發酵即可以做到3 g/L以上的濃度,濃度越高越可能將反應器的規模降下來,使得一次性反應器更加具有優勢。目前,在2000 L規模以下,一次性反應器與不銹鋼反應器的表現很接近。因此,從技術層面來說,筆者認為不銹鋼反應器的市場潛力可能在于更大規模的發酵(> 2000 L)或者針對某些單抗藥,比如濃度經過優化只有1 g/L。
而且,在Roche一項對一次性反應器性能評估研究中,他們發現一次性反應器與不銹鋼反應器生產的6種蛋白各項理化指標非常相近,比如IEC和糖型。
三.應用現狀比較
當下,一次性設備占有主導地位的領域在于商業化前期階段,如小試與中試的R&D, 試驗階段的供給生產。而大規模的商業化生產的主力仍然是不銹鋼設備。
另外來自輝瑞的高管Gerald Kierans在2014年都柏林舉辦的年度生物制造論壇上也指出對他們在愛爾蘭的工廠來說自動化驅動的不銹鋼反應器從經濟上依然強于一次性裝備,因而他們遠未到考慮更換成一次性裝備的階段。
因此,選擇合適的設備,企業應先對自身進行分析,并對如下關鍵問題做出回答。第一,你的企業屬于什么性質?是CMO,是處于研發階段的小企業還是處于二期三期甚至商業化生產的大型制藥企業?對于CMO來說,反應器的靈活性非常重要,因為他們不止生產一種產品,所以這類企業可能傾向選擇一次性反應器。然而,當生產規模達到一定程度時,不銹鋼反應器的經濟優勢即體現出來。
第二,對于有建立生產平臺的企業來說,要評估好一種藥到底有多大的市場需求,針對多大的人群?對于某些生產biosimilar的企業,可能潛在的市場規模并不大,也就是說可能遠達不到某些生物藥年銷售額幾十億美元的規模,這種情況下就需要綜合權衡了。
最后引用羅氏一位高管在2017年美國圣地亞哥一次峰會上的話結束本文:“未經系統性的權衡即跟進一次性裝備可能導致以下幾種情況,第一,只是簡單的復制,未能吸取已有的經驗教訓,導致各種弊端。第二,未經系統性的權衡,導致各生產基地之間,研發與生產之間不匹配”。
我們從以下幾個方面比較了一次性設備和不銹鋼設備
一.成本比較
有人說一次性反應器成本更低,這個不一定,這取決于生產的產品種類多少以及生產的規模和其它因素。使用一次性設備核心出發點就是減少一些復雜程序導致的成本,比如不銹鋼設備的清洗,消毒和維護。但是是否能達到目的呢?
這個數據來自于通用公司從過程經濟角度對不銹鋼反應器和一次性反應器的比較分析,我們明顯可以看出使用一次性反應器每一批次的成本要明顯高于不銹鋼反應器,約高30%。
另外,一次性設備尚不完全成熟,比如自動化程度不足,某些環節只能依賴繁重的手動操作,需要大批技術嫻熟的工人。因此人力成本也是使用一次性設備需要考慮的一大因素。但與此同時,一次性反應器系統可以更加快速的的安置、投入使用并產生效益,能在最短時間內將資金成本回收。
二.機械性能的比較

這張圖引用的是Avid Bioservices的數據,藍色代表不銹鋼反應器(1000 L規模),紅色代表一次性反應器(1000 L規模)。從這張圖可以看出不銹鋼反應器的結果略好于一次性反應器,但是由于細胞株的進步使得不銹鋼反應器的微小的優勢顯得不太重要。還有很多單抗通過補料分批發酵即可以做到3 g/L以上的濃度,濃度越高越可能將反應器的規模降下來,使得一次性反應器更加具有優勢。目前,在2000 L規模以下,一次性反應器與不銹鋼反應器的表現很接近。因此,從技術層面來說,筆者認為不銹鋼反應器的市場潛力可能在于更大規模的發酵(> 2000 L)或者針對某些單抗藥,比如濃度經過優化只有1 g/L。
而且,在Roche一項對一次性反應器性能評估研究中,他們發現一次性反應器與不銹鋼反應器生產的6種蛋白各項理化指標非常相近,比如IEC和糖型。
三.應用現狀比較
當下,一次性設備占有主導地位的領域在于商業化前期階段,如小試與中試的R&D, 試驗階段的供給生產。而大規模的商業化生產的主力仍然是不銹鋼設備。
另外來自輝瑞的高管Gerald Kierans在2014年都柏林舉辦的年度生物制造論壇上也指出對他們在愛爾蘭的工廠來說自動化驅動的不銹鋼反應器從經濟上依然強于一次性裝備,因而他們遠未到考慮更換成一次性裝備的階段。
因此,選擇合適的設備,企業應先對自身進行分析,并對如下關鍵問題做出回答。第一,你的企業屬于什么性質?是CMO,是處于研發階段的小企業還是處于二期三期甚至商業化生產的大型制藥企業?對于CMO來說,反應器的靈活性非常重要,因為他們不止生產一種產品,所以這類企業可能傾向選擇一次性反應器。然而,當生產規模達到一定程度時,不銹鋼反應器的經濟優勢即體現出來。
第二,對于有建立生產平臺的企業來說,要評估好一種藥到底有多大的市場需求,針對多大的人群?對于某些生產biosimilar的企業,可能潛在的市場規模并不大,也就是說可能遠達不到某些生物藥年銷售額幾十億美元的規模,這種情況下就需要綜合權衡了。
最后引用羅氏一位高管在2017年美國圣地亞哥一次峰會上的話結束本文:“未經系統性的權衡即跟進一次性裝備可能導致以下幾種情況,第一,只是簡單的復制,未能吸取已有的經驗教訓,導致各種弊端。第二,未經系統性的權衡,導致各生產基地之間,研發與生產之間不匹配”。





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