Cell- och vävnadsbaserade terapier används i allt större utsträckning för att behandla många sjukdomar för vilka det för närvarande inte finns några andra lämpliga behandlingsalternativ. Dessa produkter innehåller mänskliga eller animaliska celler som kan ersätta, regenerera eller öka en mottagares sjuka, dysfunktionella eller skadade celler, vävnader eller organ. Celler eller vävnader kan vara omanipulerade, eller så kan deras biologiska egenskaper ändras ex vivo innan slutprodukten administreras till patienter. Exempel på cellterapier sträcker sig från traditionella blodtransfusioner till nya metoder för autolog stamcellstransplantationer och allogena vävnadssubstitut.
Komponenter som används för att tillverka en cell- eller vävnadsbaserad produkt kan variera kraftigt i fråga om ursprung, komplexitet och tillverkningsprocesser. Eftersom sådana material i hög grad kan påverka expansionen, differentieringen och aktiviteten hos en bearbetad cell- eller vävnadsprodukt kan de i sin tur ha en betydande inverkan på slutproduktens kvalitetsegenskaper. Dessutom omöjliggör den biologiska komplexiteten hos en cell- eller vävnadsbaserad terapi en fullständig molekylär karakterisering av slutprodukten. För att säkerställa kvaliteten på en cell- eller vävnadsbaserad terapi krävs därför en noggrann utvärdering av de komponenter som används vid tillverkningen.
Exempel på cell- och vävnadsbaserade terapier: I mars 2012 godkände den amerikanska läkemedelsmyndigheten (FDA) en ansökan om biologisk licens (BLA) för en vävnadsgenererad allogen cellprodukt (som härstammar från en donator) kallad Gintuit från Organogesis. Produkten består av bovint kollagen med odlade mänskliga keratinocyter och fibroblaster från neonatal förhud och är en cellplatta som används för kirurgisk behandling av orala mukogingivala tillstånd hos vuxna.
Flera mesenkymala stamcells- (MSC) eller stromalprodukter fick godkännande i länder utanför USA under 2012. Tillsynsmyndigheter i Kanada och Nya Zeeland beviljade marknadsföringstillstånd för en produkt kallad Prochymal (Osiris Therapeutics) som består av allogena MSC från benmärg för behandling av steroidresistent graft-versus-host-sjukdom hos barn. Två MSC-produkter är godkända i Sydkorea: en allogen MSC-baserad produkt baserad på navelsträngsblod som härrör från navelsträngsblod (Cartistem) för behandling av degenerativ artrit och en autolog MSC-produkt som härrör från fettvävnad (Cupistem) för behandling av analfistlar hos patienter med Crohns sjukdom.
Komponentmaterial
Förtillverkningsråvaror definieras som utgångsmaterial, reagens och lösningsmedel som används vid tillverkning av terapeutiska produkter. Kvaliteten på råvaror och mellanliggande tillverkningskomponenter utvärderas kritiskt av tillsynsmyndigheterna. Det kan vara svårt att kvalificera utbudet av komplexa tillverkningskomponenter som behövs för cellterapiprodukter. Vissa komponenter kan ursprungligen ha utvecklats endast för forskningsändamål, vilket innebär att deras användning i tillverkningen skulle kräva ytterligare kvalitetstester utöver vad leverantörerna kan tillhandahålla som en del av sina analysintyg. Användning av komponenter som uppfyller kraven för farmaceutiska kvalitetssystem ger garantier för tillverkare av cellprodukter och gör det möjligt för tillsynsmyndigheter att fokusera på kvalitetsbedömning av själva terapeutiska produkter.
Ancillary materials (AMs) – även kända som hjälpprodukter, hjälpreagenser och processreagenser – är råvaror som inte är avsedda att ingå i en slutprodukt, men som är kritiskt viktiga vid tillverkningen av den. AMs för cell- och vävnadsbaserade terapier omfattar serumderivat, antibiotika, cytokiner, tillväxtfaktorer, kulturmedier, antikroppar och enzymer. Många AMs används för att främja tillväxten och överlevnaden hos vissa cellpopulationer och kan därför ha djupgående och långvariga effekter på en cellprodukt. Eftersom många AMs i sig själva är komplexa biologiska material kan deras kvalitetsegenskaper vara svåra att bedöma. Oron för råvarukvaliteter har nyligen förstärkts av globala problem med leveranskedjan, t.ex. fall av avsiktligt förfalskad hostmedicin, heparin och modersmjölksersättning (1). Det är därför nödvändigt att noggrant granska alla material som används för att framställa cellterapier och på så sätt förhindra införandet av oavsiktliga ämnen och giftiga föroreningar samtidigt som man säkerställer den slutliga säkerheten, effektiviteten och konsistensen hos en slutlig cellprodukt.
US Pharmacopeial Convention (USP) är en icke-vinstdrivande vetenskaplig organisation som utvecklar standardtester för identitets-, styrke-, kvalitets- och renhetstestning av läkemedel och deras beståndsdelar. USP:s standarder kommer i form av monografier, allmänna kapitel och allmänna meddelanden som publiceras i dess kompendier: United States Pharmacopeia och National Formulary (USP-NF). Organisationen tillhandahåller också kemiska och biologiska referensmaterial som kallas USP-referensstandarder (RS). När dessa blir komponenter i tillämpliga monografier eller andra kompendier används de av tillverkarna för att slutgiltigt visa att de uppfyller dessa standarder.
Alla USP-standarder – oavsett om de är dokumentära eller referensmaterial som kallas för att användas som en monografikomponent – måste anses lämpliga av en lämplig USP-expertkommitté. Med den ökande användningen av cell- och vävnadsbaserade terapier fortsätter USP att utveckla fler kompendiestandarder för kvalificering av deras AMs. I slutändan är garantier för AM-kvalitet avgörande för att cellbaserade terapier ska kunna uppfylla kraven på överensstämmelse. Bestämmelserna om förfalskning och missbruk i USA:s Federal Food, Drug and Cosmetic Act (FDCA) omfattar många USP-NF-standarder genom hänvisning, särskilt de som rör identitet, styrka (potens), kvalitet och renhet. USP ansvarar dock inte för att upprätthålla någon av sina standarder. Ansvaret för sådan tillämpning ligger hos FDA och andra statliga myndigheter i USA och på andra håll.
Föreskrifter och riktlinjer
Ingen AM-bestämmelser finns för närvarande bland världens regelverk. Allmän vägledning om komponenter och råmaterial (inklusive AM) finns dock tillgänglig från flera källor: FDA, International Conference on Harmonisation of Technical Requirements for Registration of Pharmaceuticals for Human Use (ICH) och International Organization for Standardization (ISO). Deras vägledande dokument ger dock begränsade detaljer om hur tillverkarna kan utveckla och genomföra kvalificeringsprogram för AM. Såsom beskrivs i de nuvarande bestämmelserna om god tillverkningspraxis (CGMP) för färdiga läkemedel i USA:s Code of Federal Regulations (CFR), delarna 210 och 211, kan AMs också likställas med komponenter och behållare som kommer i kontakt med produkten (2, 3). AMs betraktas också som ”förnödenheter och reagenser” enligt definitionen i 21 CFR Part 1271 (4). FDA reglerar alltså cell- och vävnadsbaserade produkter som antingen 361 (”minimalt manipulerade”) eller 351 (”mer än minimalt manipulerade”) produkter.
Med minimalt manipulerade 361-produkter krävs det inte att en ansökan om nytt läkemedel (NDA) eller BLA lämnas in för att få tillträde till marknaden. Sådana produkter måste dock följa gällande god vävnadspraxis (CGTP), som säkerställer korrekt screening, identifiering och testning av vävnader och
donatorer för att förhindra introduktion och överföring av smittsamma sjukdomar. Vävnader som används för 361 produkter behöver inte utvärderas prospektivt med avseende på kvalitet. Anläggningar som används för att tillverka sådana produkter inspekteras dock för att se om de uppfyller CGTP:s krav, och register och specifikationer som rör AMs utvärderas under inspektionerna.
För att marknadsföra mänskliga celler, vävnader och cell- eller vävnadsbaserade 351 produkter (HCT/Ps) som är ”mer än minimalt manipulerade” krävs det att mer komplexa bestämmelser följs. Dessa produkter kräver att både CGTP och CGMP följs, och sponsorer måste lämna in både en IND och en BLA. Dessutom sker en prospektiv utvärdering av AM-kvaliteten under IND-granskning, inspektion före BLA och inspektion av god tillverkningssed. Utvärderingen av AM-kvaliteten för 351-produkter är mer detaljerad på grund av FDA:s särskilda krav för AM av mänskligt och animaliskt ursprung. Robusta kvalificeringsprogram, identitetstestning och demonstration av avlägsnande av AM är bara några av de kritiska element som används för att utvärdera dessa produkter.
Förutom de riktlinjer som gäller specifikt för HCT/Ps gäller ett antal allmänna regleringsriktlinjer för färdiga farmaceutiska produkter även för cell- och vävnadsprodukter. Tillsammans med kvalitetsriktlinjerna ICH Q7 och Q10 beskrivs i en vägledning från 2006 från FDA modeller för kvalitetssystem för undersökning av alla material som kommer i kontakt med en terapeutisk produkt – inklusive AMs (5, 6). Målet med sådana utvärderingar är att se till att leverantörerna tillhandahåller material som uppfyller specifikationerna och att tillverkarna av läkemedelsprodukter har inrättat processer för kontroll av utlokaliserad verksamhet och kvaliteten på inköpta material. Detta inbegriper val av leverantörer och övervakning av inkommande material. De flesta tillsynsorgan är överens om behovet av att bygga upp starka läkemedelssystem för att utveckla, utvärdera, dokumentera och övervaka processer och verksamheter. Få förordningar specificerar dock verktyg för att möjliggöra AM-kvalificering.
Överväganden från tillverkaren
I motsats till de flesta småmolekylära läkemedel och många biologiska läkemedel produceras cell- och vävnadsbaserade terapier vanligen i unika tillverkningsmiljöer som omfattar utrustning och processer för odling, testning och förpackning av levande celler. Det första steget i utvecklingen av en cellterapi innebär att man måste samla in material från mänskliga donatorer – vanligtvis i en klinisk miljö. De skördade materialen manipuleras och/eller bearbetas sedan i en GMP-miljö innan de administreras till patienter, också vanligtvis i en klinisk miljö.
Karakteriseringen av cellbaserade terapier skiljer sig vanligtvis från den som görs för traditionella farmaceutiska produkter. Produktreningsmetoder för traditionella småmolekylära läkemedel är mycket sofistikerade och ofta validerade för att visa att inget annat än den önskade aktiva farmaceutiska ingrediensen (API) och hjälpämnen finns i en slutprodukt. Den biologiska komplexiteten hos cell- och vävnadsbaserade terapier omöjliggör en sådan definitiv molekylär karakterisering. De unika processer genom vilka sådana behandlingar tillverkas och testas understryker behovet av en noggrann kvalificering av tillverkningen av alla komponenter. Andra kritiska aspekter är tillverkningsmiljön, operatörernas variabilitet och tillverkningsutrustningen. I slutändan kan ett kvalitetssystem tillämpas på varje cellproduktkomponent, processvariation, spårbarhet av råvaror, miljötestning för renrumsmiljöer och mycket mer.
En annan stor skillnad mellan cellterapiprodukter och traditionella läkemedel är antalet och komplexiteten hos de råvaror som används vid tillverkningen av slutprodukten. Utveckling av cellbaserade terapier kräver ofta ett större antal komplexa råvaror än läkemedelsprodukter som tillverkas genom kemisk syntes. Det är därför viktigt för en tillverkare att fastställa vilka komponenter som är mest kritiska för kvaliteten. När vissa råvaror (t.ex. AMs som cytokiner och tillväxtfaktorer) tillsätts under cellprodukttillverkningen kan de påverka celltillväxt, differentiering eller funktion. Alla variationer i AM-kvaliteten kan påverka kvaliteten på den slutliga cellterapiprodukten. Vid bedömningar av kvalifikationsbehov betraktas därför AMs som mer kritiska komponenter än råvaror som inte spelar någon roll för celltillväxt, differentiering eller funktion.
Som framgår av figur 1 kan olika åtgärder vidtas för att bidra till att säkerställa kvaliteten när cellerna går igenom olika stadier av produktutveckling och tillverkning. När en tillverkare lämnar in en dokumentation om en cellterapiprodukt för myndighetsgodkännande kan en tillsynsmyndighet begära information om kvalificering av AMs som används vid tillverkningen av slutprodukten. Om tillverkaren inte har kvalificerat AMs under hela sin utvecklingsprocess kan den behöva begära information från AM-leverantören om sitt eget kvalificeringsprogram. Om sådan information är begränsad eller otillgänglig kan godkännandeprocessen hindras avsevärt.
Näringen av en AM:s tillverkningsprocess är en viktig aspekt för tillverkare av cellprodukter. Vissa AMs kan faktiskt vara godkända läkemedelsprodukter i sig själva. Heparin och insulin, till exempel, finns tillgängliga som GMP-klassade material och används ofta vid tillverkning av cellprodukter. Men slutanvändarna måste fortfarande avgöra om läkemedelsgodkända AMs uppvisar kvalitetsegenskaper som är lämpliga för användning vid tillverkning av cellprodukter. Dessutom använder läkemedel ofta stabilisatorer eller andra tillsatser som inte är önskvärda i cellkultur.
Riskbaserat tillvägagångssätt för kompletterande material (AMs)
Tier 1: Högkvalificerade material med låg risk som är avsedda att användas som terapeutiska läkemedel eller biologiska produkter, medicintekniska produkter eller implanterbara material
Tier 2: Välkaraktäriserade material med låg risk som är avsedda att användas som AMs och som tillverkas i enlighet med GMP:s
Tier 3: Material med måttlig risk som inte är avsedda att användas som AMs (ofta producerade för in vitro-diagnostik eller material av reagenskvalitet)
Tier 4: Material med hög risk, material som inte produceras i enlighet med CGMPs och som inte är avsedda att användas vid celltillverkning
När tillverkarna bedömer de risker som är förknippade med användningen av AMs under utvecklingen av cellterapi, bör de väga fördelarna med att använda kvalificerat material (t.ex.g., USP-klassat material) tidigt i produktutvecklingen. Att införa välkvalificerade material tidigare i utvecklingen minskar risken genom att eliminera behovet av att byta leverantör senare under en produkts livscykel. Eftersom cell- och vävnadsbaserade produkter kan finnas kvar eller spridas i patienterna långt efter administrering är det ett rimligt mål att alla material som kommer i kontakt med produkten ska vara ordentligt testade eller kvalificerade i alla skeden av produktutvecklingen.
USP:s standarder som verktyg
En översikt över kompletterande material: Som beskrivits ovan innebär kvalificering av cellbaserade terapier unika utmaningar. USP:s allmänna kapitel ger information om god praxis för att övervinna dessa utmaningar vid tillverkning, karakterisering och testning av HCT/Ps (7). I kapitlet diskuteras också potentiella effekter av AMs på slutproduktens kvalitet.
USP:s informativa allmänna kapitel är ett annat verktyg som är tillgängligt för tillverkare som är intresserade av att utveckla lämpliga kvalificeringsprogram för AMs (8). Detta kapitel
ter diskuterar vad kvalificeringsprogrammen för hjälpmaterial bör ta upp: variabilitet från parti till parti och från leverantör till leverantör, spårbarhet, lämplighet för användning, inverkan på slutprodukternas kvalitet och säkerhet samt andra kritiska parametrar. Den beskriver kritiska komponenter för identifiering, som omfattar ursprungsmaterial, användningskoncentration, tester för identifiering och tillverkningssteg. I kapitlet beskrivs vikten av val av AM i ett tidigt skede av utvecklingen samt mikrobiologisk bedömning och riskbedömning med djurbaserade produkter (t.ex. sådana som är förknippade med transmissibel spongiform encefalopati). Kapitlet håller för närvarande på att revideras för att införliva mer information av potentiell nytta för tillverkare.
Som rutan ”Riskbaserat tillvägagångssätt” visar, betonar det allmänna kapitlet vikten av ett korrekt AM-val och beskriver fyra riskbaserade kategorier för klassificering av kritiska material. Nivå 1 omfattar material med låg risk och hög kvalitet, t.ex. godkända farmaceutiska produkter (t.ex. heparin av farmaceutisk kvalitet). Tier 2 AMs är material med låg risk och välkaraktäriserade material som är avsedda att användas som AMs. Nivå 3 omfattar material med måttlig risk som ofta inte är avsedda att användas som AMs (t.ex. material av reagenskvalitet som används i andra tillämpningar eller branscher). Material med hög risk kategoriseras i nivå 4. De tillverkas inte i enlighet med CGMP eller är inte avsedda att användas vid tillverkning av cellterapi. Utifrån dessa kategorier kan företagen utforma kvalificerings- eller riskminskningsåtgärder för sina AM-material. I tabell 1 ges ett exempel på Tier 1-material, med en förteckning över deras användningsområden i tillverkningen och förslag till kvalificerings- eller riskminskningsåtgärder.
Tabell 1:
Tabell 2 innehåller ännu mer detaljerade uppgifter om kvalifikationsnivåer och beskriver riskreducerande åtgärder som måste vidtas när en riskbedömning är klar och kritiska komponenter har identifierats. När cellterapiprodukterna rör sig från den lägsta till den högsta risknivån ökar arbetsmängden i samband med deras riskbedömning och riskreducering. Särskilt när AMs härrör från mänskliga eller animaliska källor är spårbarhet och kontroll av oväntade agens kritiska element i riskminskningen, och en begränsning av vissa nyckelelement måste tas upp.
Tabell 2:
USP:s tillvägagångssätt när det gäller AM-standarder: Med utgångspunkt i den allmänna informationen i kapitel , innehåller andra allmänna kapitel i USP-NF mer detaljerade uppgifter om utförandet av tester av kvalitetsattribut i samband med specifika typer av AM-produkter som används i celltillverkningstillämpningar. Sådana kapitel inkluderar , , , , och (9,-14). Testspecifikationerna i dessa kapitel är baserade på processkonsistens vid AM-tillverkning och validerade testmetoder. Dessutom tillhandahåller USP fysiska RSs som kan användas av tillverkare för att testa sina produkter och AMs i enlighet med USP:s dokumentationsstandarder. Dessa RSs kan vara värdefulla för att utveckla metoder för att upptäcka rester av AMs i slutprodukter.
Kommande workshop
Den 7-8 november 2013 anordnar USP och International Society of Cellular Therapy (ISCT) en workshop i Rockville, MD: Cell and Tissue-based Regenerative Medicine Products: Från karakterisering till kompendiumanalyser. Workshopen kommer att samla viktiga intressenter från industrin, den akademiska världen och myndigheter för att identifiera möjligheter och utmaningar när det gäller att definiera karakteriseringsanalyser för cell- och vävnadsbaserade produkter samt för att fastställa prioriteringar och identifiera analyser som är redo att inkluderas i United States Pharmacopeia-National Formulary. Mer information om workshopen och anmälan finns på http://uspgo.to/cell-tissue.
Användning av animaliskt framställda AMs avråds vid tillverkning av terapeutiska produkter för humant bruk, inte bara på grund av risken för överföring av sjukdomar från djur till människa, utan också på grund av risken för immunogena reaktioner på animaliska proteiner. Det sistnämnda är ett stort problem när produkterna används i upprepade doser. I avsaknad av ett lämpligt alternativ till animaliska AM:er, t.ex. fetalt bovint serum (FBS), måste utvecklare av cellprodukter använda material som har utvärderats med hjälp av starka kvalificeringsprogram för att uppfylla acceptabla testspecifikationer. USP:s allmänna kapitel och ger värdefulla verktyg för att hantera spårbarhetsstrategier respektive kvalificeringsstrategier, medan kapitlet ger verktyg för att bedöma kritiska kvalitetsegenskaper för ett material som FBS. Hur kritiska kvalitetsegenskaperna för AM är kan bero på den tillämpning för vilken AM används. Testning av en AM mot en USP RS säkerställer bekräftelse av dess identitet och funktionalitet.
USP håller på att utveckla standardiserade testförfaranden och referensmaterial för ett antal rekombinanta tillväxtfaktorer och cytokiner som vanligen används vid framställning av cellkulturer: t.ex. interleukin-4 (IL-4), granulocyt-makrofilkolonistimulerande faktor (GM-CSF), tumörnekrosfaktor alfa (TNF-a), samt tillväxtfaktorerna FGF2 och EGF. USP:s allmänna kapitel tar upp vissa cytokiner och tillväxtfaktorer (IL-4 och FGF2) och kommer att inkludera andra i framtida revideringar. USP RS för IL-4 utvecklades i en samarbetsstudie med flera laboratorier som syftade till att tilldela RS-materialet en specifik aktivitet med hjälp av en cellbaserad analys. Enheterna kalibrerades mot en befintlig internationell standard för IL-4 från Världshälsoorganisationen (WHO). Användning av material som kalibrerats mot USP:s standard kan hjälpa ett företag att säkerställa en enhetlig process och använda rätt mängd material för varje cellodlingstillämpning. Genom att använda det av USP beskrivna testet när det är specificerat i en tillämplig kompendiestandard kan användarna dessutom vara säkra på materialets identitet.
Flera informationskällor
I takt med att vår förståelse av komplexa sjukdomar och störningar ökar kommer sökandet efter bättre sätt att hantera dem att fortsätta. Den växande forskningen om cell- och vävnadsbaserade terapier banar väg för nya terapeutiska produkter. Med tanke på det utbud av sådana behandlingar som finns tillgängliga idag måste kvalitetsöverväganden ta hänsyn till kvalifikationerna hos de råvaror som ingår i tillverkningen av dem – i synnerhet AMs som påverkar celltillväxten men som inte är avsedda att finnas i en slutlig terapeutisk produkt. Även om de rättsliga riktlinjerna för närvarande ger tillverkarna en översikt över bästa praxis när det gäller kvalificering av cell- och vävnadsbaserade produkter och deras komponenter, ger USP också tillverkarna verktyg för att utforma och utveckla kvalificeringsprogram som särskilt tar hänsyn till kompletterande material.
Författare
Författaren Fouad Atouf, PhD, är direktör för biologiska produkter och bioteknik vid US Pharmacopeial Convention, 12601 Twinbrook Parkway, Rockville, MD 20852-1790; [email protected]; www.usp.org. Nicole M. Provost, PhD, är bioteknikkonsult och medlem av USP:s expertkommitté för biologiska och biotekniska monografier 2. Felicia M. Rosenthal, MD, MBA, är verkställande direktör för CellGenix GmbH i Freiburg, Tyskland.