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바이오의약품 생산공정(배양) 개발 지원 기술

작성자오대균
작성일시2021.07.19 09:58
조회수10,086

1. 개요

신약개발프로세스지원부 생산공정기술지원팀은 바이오의약품의 생산성과 품질 확보를 위한 플랫폼기술을 구축하고, 이를 활용하여 국내 연구기관 및 기업의 후보물질 사업화를 지원하고 있습니다. 항체의약품 및 세포치료제 개발을 지원하고, 신규 기술 구축을 통해 백신 및 유전자치료제 개발에 대한 지원도 확대하고 있습니다. 또한, 국내 바이오의약품 개발 기관의 생산기술 고도화와 글로벌 경쟁력 확보를 위한 연구개발을 지원하고 있습니다.

설계기반 품질고도화(Quality By Design, QbD) 기술 기반의 글로벌 수준 업무역량을 바탕으로, 실험계획법(Design of Experiments, DoE) 기반의 1) 초소형세포배양기를 이용한 고효율 배양공정개발 및 최적화, 대량 배양을 위한 스케일업(scale-up) 공정기술 연구 지원, 2) 제품의 생산성 및 목표 품질 확보를 위한 체계적인 정제공정 개발 및 최적화 지원, 3) 50 L 급 일회용 세포배양기를 활용한 대량의 비임상 시료 및 표준물질 시료 생산을 지원하고 있습니다. 아울러, 생산된 시료는 재단의 품질분석팀과 바이오의약생산센터(GMP 시설)의 QC/QA 시스템을 활용하여 순도 및 주요품질요소를 분석하고, 그 결과를 CoA(Certificate of Analysis) 형태로 제공하고 있습니다.

[그림 1] 식품의약품안전처 “QbD 기반 바이오의약품 제조·품질관리: 유전자재조합의약품(배양·발효) 설계기반품질(QbD) 적용 안내서” 위탁사업 수행

2. 관련 기술

이번 7월호에서는 설계기반 품질고도화(QbD) 기술을 기반으로 한 글로벌 수준의 배양 및 스케일업 공정기술 개발에 대해 소개하고자 합니다. 제조공정은 크게 1) 배양공정(Upstream Process), 2) 정제공정(Downstream Process), 3) 마감공정(Fill&Finish) 공정으로 나눌 수 있습니다. 생산공정기술지원팀에서는 초소형세포배양기(Ambr®)를 활용하여 배양공정 변수에 따른 세포주의 성장 및 생산성을 고성능(High-throughput) 평가를 통해 지원합니다.

[그림 2] ] 설계기반 품질고도화(QbD) 기술을 활용한 단위 공정별 품질위해관리(risk assessment) 및

실험계획법(Design of Experiments), 통계분석 기반의 바이오의약품 생산공정개발 지원

A. 생산 최적화 및 대량생산을 위한 배양공정 개발

유가식 배양(Fed batch culture)에서의 세포성장, 생산량 향상을 위한 세포성장단계(growth phase)와 생산단계(production phase)에서의 최적 세포성장(cell growth),

생존율(viability, VIA) 및 생산량(titer)을 보이는 배양공정 변수 확립

- 세포 배양공정 개발 및 최적화

- 배양공정은 초소형 생물반응기(ambr15, Sartorius)를 활용하여 공정단계별로 실험계획법(DoE) 기반으로 평가하여 개발

▷ 실험설계(DoE) 및 결과의 통계분석은 JMP software(© SAS Institute Inc.) 활용

- 다양한 배양방식(Batch, Fed-batch, Perfusion culture등)에서의 공정 요인 탐색 및 최적화 수행

- 배양공정 단계별 조절 요소와 결과물의 통계학적 상관관계 도출

▷ 공정 변수: 배양 pH 및 용존산소량 등

▷ 평가항목: 세포성장, 사멸도, 세포 크기, 대사물질, 가스분압 등

B. 대량배양 공정변수 평가(Scale-up study)

- 5~14 L급의 바이오리액터에서 대량 배양 시 요구되는 배양 조건 - 확립

- 선행 연구를 통해 확립된 배양공정을 적용하여 스케일업공정 평가

- 스케일업공정 평가는 동일한 가스유량(gas flow rate)에서 교반속도(agitation speed) 탐색

▷ 평가항목: 세포성장, 사멸도, 세포 크기, 대사물질, 가스분압, 생산량 분석 등

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