（中國(guó)電子系統(tǒng)工程第二建設(shè)有限公司 江蘇 214072）

單抗是單克隆抗體藥物的簡(jiǎn)稱(chēng)，單克隆抗體藥物在生物技術(shù)制藥中占有重要地位，并逐漸成為生物醫(yī)藥領(lǐng)域發(fā)展的主要方向。單克隆抗體是由單一B細(xì)胞克隆產(chǎn)生的針對(duì)單一抗原表位的結(jié)構(gòu)均一、高度特異的抗體。其制備的藥物具備以下優(yōu)勢(shì)：

（1）特異性強(qiáng)，可以進(jìn)行靶向治療；

（2）無(wú)限增殖，特性穩(wěn)定，可以進(jìn)行批量制備；

（3）靈敏度高，副作用小，用藥量少，蛋白質(zhì)類(lèi)藥物不會(huì)額外對(duì)肝腎造成負(fù)擔(dān)。

近十多年單抗藥物的銷(xiāo)售也一直保持高速增長(zhǎng)，如今單抗藥物的銷(xiāo)售額早已突破千億美元大關(guān)。據(jù)SFDA官方報(bào)道2016-2017年全球最暢銷(xiāo)的10個(gè)藥物銷(xiāo)售統(tǒng)計(jì)，其中6個(gè)是單抗藥物，由此可見(jiàn)單抗藥物的優(yōu)勢(shì)和前景。在2019年全球銷(xiāo)售額前二十的藥品中，其實(shí)有13個(gè)是生物藥，而單抗藥物更是占據(jù)其中的9席之多，可以說(shuō)單抗藥物目前是全球制藥市場(chǎng)最重要的細(xì)分領(lǐng)域之一。其中單抗藥物阿達(dá)木（Humira），最近幾年一直被稱(chēng)為“藥王”，在2019年阿達(dá)木單抗藥物的銷(xiāo)售額高達(dá)196億美元。

自1986年FDA批準(zhǔn)第一個(gè)治療性單克隆抗體藥物以來(lái)，單克隆抗體藥物從靶點(diǎn)開(kāi)發(fā)到技術(shù)改進(jìn)，從臨床研究到商業(yè)化策略，各個(gè)方面均日趨成熟，已經(jīng)成為醫(yī)藥領(lǐng)域的主流新秀。目前，中國(guó)抗體藥物市場(chǎng)空間非常巨大，同時(shí)國(guó)家政策支持力度大，人才不斷聚集，單抗產(chǎn)業(yè)正進(jìn)入關(guān)鍵的發(fā)展時(shí)期，未來(lái)隨著醫(yī)保對(duì)于單抗藥物的覆蓋加大以及國(guó)內(nèi)單抗產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，市場(chǎng)將繼續(xù)維持高速增長(zhǎng)。

1.單抗藥物的生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)介

單抗藥物生產(chǎn)工藝流程大致可以分為三個(gè)階段：

（1）上游工藝（從種子到收獲）；

（2）下游工藝（從蛋白捕獲到原液收獲）；

（3）制劑工藝（以?xún)龈芍苿槔?，從配液到成品?chǔ)存）。

整個(gè)單抗藥物的生產(chǎn)工藝流程主要包括細(xì)胞接種、細(xì)胞擴(kuò)增、細(xì)胞培養(yǎng)、收獲、純化、超濾濃縮以及無(wú)菌制劑。

(1)上游工藝

主要工藝步驟包括：

①細(xì)胞接種。從種細(xì)胞庫(kù)中取出工作種子，然后在生物安全柜中水浴復(fù)蘇，將細(xì)胞接入搖瓶進(jìn)行培養(yǎng)，直到設(shè)定密度。

②細(xì)胞培養(yǎng)。接種區(qū)細(xì)胞接入搖袋式反應(yīng)器，隨后在各級(jí)生物反應(yīng)器中進(jìn)行逐級(jí)放大培養(yǎng)，在培養(yǎng)過(guò)程中不斷地檢測(cè)反應(yīng)器中溫度、壓力、溶氧量、pH等，在抗體滴度到達(dá)目標(biāo)值后進(jìn)行收獲。

③收獲。通過(guò)碟片離心機(jī)和深層過(guò)濾系統(tǒng)棄掉細(xì)胞和細(xì)胞碎片，收獲細(xì)胞培養(yǎng)液。

上游工藝最核心的部分就是細(xì)胞培養(yǎng)。加大細(xì)胞培養(yǎng)的規(guī)模是企業(yè)降低成本提高利潤(rùn)的有效手段。國(guó)內(nèi)動(dòng)物細(xì)胞的大規(guī)模細(xì)胞培養(yǎng)技術(shù)還在起步階段，相關(guān)的生產(chǎn)技術(shù)和裝備制造技術(shù)有待提高。目前國(guó)內(nèi)最大的細(xì)胞培養(yǎng)罐在6000L左右，相對(duì)國(guó)外動(dòng)輒過(guò)萬(wàn)的培養(yǎng)罐，國(guó)內(nèi)流加培養(yǎng)規(guī)模較小。

(2)下游工藝

主要工藝步驟包括：

①粗純。收獲后的料液進(jìn)行高效捕獲目標(biāo)蛋白，主要工序?yàn)閷游黾兓?，低PH病毒滅活，常見(jiàn)的親和層析系統(tǒng)，陰離子層析系統(tǒng)，陽(yáng)離子層析系統(tǒng)等，過(guò)程需要嚴(yán)格進(jìn)行溫度，PH等工藝參數(shù)的控制。

②精純分裝。將粗純收獲液經(jīng)過(guò)超濾濃縮和緩沖液交換后，加入蛋白穩(wěn)定劑和賦形劑制成原液，分裝入儲(chǔ)存袋或者儲(chǔ)存桶內(nèi)待檢。

下游工藝的分離純化為抗體制備的關(guān)鍵工藝，純化工藝效率直接影響單抗產(chǎn)業(yè)化成本。純化工藝效率一方面體現(xiàn)在雜質(zhì)是否分離徹底，另一方面也體現(xiàn)在各個(gè)純化步驟所用時(shí)間，特別是過(guò)層析柱所用的時(shí)間效率。

(3)制劑工藝

單克隆抗體制品屬于生物制品，為了保證其藥效和便于儲(chǔ)存使用，單抗制品的制劑形式常見(jiàn)的有：凍干粉針、安瓿瓶、預(yù)充式水針。以?xún)龈煞坩槥槔饕に嚥襟E包括了洗瓶，配液，灌裝及半加塞，凍干，軋蓋等。

2.單抗藥物的廠(chǎng)房設(shè)計(jì)

(1)主工藝區(qū)特點(diǎn)分析

根據(jù)工業(yè)化生產(chǎn)需求，主要的功能分區(qū)緩沖液/培養(yǎng)基配制區(qū)、緩沖液暫存區(qū)、種子擴(kuò)培、細(xì)胞培養(yǎng)區(qū)、收獲區(qū)、純化區(qū)、超濾間等。

①緩沖液、培養(yǎng)基配制區(qū)域。一般這兩個(gè)輔助區(qū)域都設(shè)置為D級(jí)區(qū)，也有將緩沖液配置定為C級(jí)，主要根據(jù)配制工藝以及操作風(fēng)險(xiǎn)來(lái)判定級(jí)別。該區(qū)域主要設(shè)備為各類(lèi)罐體，一般需要設(shè)置鋼平臺(tái)，此外還需要配套機(jī)械間、稱(chēng)量室、清洗間、滅菌間、CIP站。工業(yè)化生產(chǎn)的配制系統(tǒng)一般采用全封閉系統(tǒng)防范微生物等風(fēng)險(xiǎn)。

②緩沖液暫存區(qū)域。由于需要大量使用緩沖液，在工業(yè)化生產(chǎn)時(shí)一般需要設(shè)置緩沖液暫存區(qū)。一般為CNC區(qū)域，主要靜置的貯存罐體，該區(qū)域設(shè)計(jì)重點(diǎn)為工藝管道，特別是管廊架的設(shè)計(jì)與施工，緩沖罐區(qū)域。

③種子擴(kuò)培。一般為C級(jí)區(qū)，確保生物安全及防止微生物污染，有生物安全柜，建議獨(dú)立設(shè)計(jì)空調(diào)系統(tǒng)。種子擴(kuò)培操作一般在的生物安全柜下操作，設(shè)置安全柜獨(dú)立排風(fēng)，排風(fēng)經(jīng)過(guò)高效過(guò)濾器進(jìn)行過(guò)濾處理。

④細(xì)胞培養(yǎng)及收獲間。細(xì)胞培養(yǎng)與收獲為核心工藝區(qū)，一般設(shè)置為D級(jí)區(qū)，主要設(shè)備為細(xì)胞生物反應(yīng)器（不銹鋼罐或一次性設(shè)備）。細(xì)胞生物反應(yīng)器需要進(jìn)行嚴(yán)格的工藝控制，確保細(xì)胞增殖處于穩(wěn)定的環(huán)境。此生產(chǎn)區(qū)需要配套鋼平臺(tái)、種子間、清洗、滅菌、CIP站等功能間。目前細(xì)胞培養(yǎng)都在追求規(guī)模化，生產(chǎn)企業(yè)都希望通過(guò)更大的規(guī)模來(lái)?yè)Q取更大的利潤(rùn)空間。多級(jí)細(xì)胞培養(yǎng)的生物反應(yīng)器系統(tǒng)。

⑤層析純化。該區(qū)域同樣是單抗藥物生產(chǎn)的核心工藝區(qū)，一般設(shè)置為C級(jí)區(qū)，主要設(shè)備為各類(lèi)罐體和層析柱。區(qū)域內(nèi)需要配套裝柱間、清洗間、滅菌間、CIP站等功能間。純化工藝一般采用全封閉式管道系統(tǒng)，因?yàn)榧兓に嚩际侵苯雍退幰航佑|，需要確保工藝過(guò)程的無(wú)菌。純化工藝主要需要追求規(guī)?；⑦B續(xù)性和高效率。純化間層析系統(tǒng)。

⑥超濾與分裝。該區(qū)域一般為C級(jí)區(qū)，主要為超濾系統(tǒng)、層流系統(tǒng)、產(chǎn)品儲(chǔ)罐，需要配備清洗間、滅菌間、CIP站等功能間。超濾系統(tǒng)及原液分裝的層流系統(tǒng)。

(2)人物流設(shè)計(jì)

①盡量實(shí)現(xiàn)單向流

分別設(shè)計(jì)清潔物料和污染物料的進(jìn)入口，人員進(jìn)出通道和物料進(jìn)出通道分開(kāi)，不同區(qū)域的入口盡量分開(kāi)設(shè)置，主要人流通道和物料通道盡量分開(kāi)設(shè)置。人作為制藥廠(chǎng)房?jī)?nèi)最大的污染源，我們需要格外關(guān)注人流通道的設(shè)計(jì)。

②合理的物流設(shè)計(jì)

大規(guī)模單抗生產(chǎn)車(chē)間中物料在車(chē)間內(nèi)主要以液體形式存在。培養(yǎng)基、緩沖液的配制、儲(chǔ)存和使用會(huì)涉及大量物料的轉(zhuǎn)運(yùn)，如何合理組織物料運(yùn)輸是物流設(shè)計(jì)的重點(diǎn)。為了充分利用重力流，我們?cè)谶M(jìn)行工藝布局的時(shí)候可以將工藝區(qū)域按照前后順序自上而下地進(jìn)行布置。比如可以將緩沖液和培養(yǎng)基配制設(shè)置在3層，然后將細(xì)胞培養(yǎng)區(qū)域設(shè)置在2層，將純化超濾設(shè)置在1層。這樣物料的流向就可以保持從高往低處流動(dòng)，不僅減少了阻力也減少了管道內(nèi)的料液殘留。如果平面設(shè)計(jì)是大平層設(shè)計(jì)，我們還可以考慮壓縮空氣壓料的方式進(jìn)行轉(zhuǎn)運(yùn)。通過(guò)合理的物流運(yùn)輸途徑和物料方式選擇可以最大化的提高生產(chǎn)效率和節(jié)約能源。

③恰當(dāng)?shù)娜宋锪鞴芸卮胧?/p>

人物流的管控主要通過(guò)各類(lèi)門(mén)禁、互鎖裝置來(lái)實(shí)現(xiàn)。為防止不同區(qū)域人員的交叉污染以及保證不會(huì)發(fā)生混淆差錯(cuò)，門(mén)禁系統(tǒng)是必須使用。此外合理的互鎖設(shè)計(jì)可以有效的保證功能區(qū)避免外界污染。物流通道上可以設(shè)置電動(dòng)門(mén)，由于物流通道經(jīng)常伴隨著小推車(chē)等出入，使用電動(dòng)門(mén)可以很好的實(shí)現(xiàn)自動(dòng)閉合而不影響通行，電動(dòng)門(mén)還可以很方便的配合門(mén)禁系統(tǒng)使用。通過(guò)門(mén)禁系統(tǒng)的密碼管制，實(shí)現(xiàn)符合要求的操作人員進(jìn)入關(guān)鍵區(qū)域，并可以追溯操作痕跡，限制非工藝人員進(jìn)入。互鎖系統(tǒng)的控制面板可以安裝在門(mén)框上或者是在彩鋼板上嵌入式安裝，該面板可以顯示互鎖解鎖的倒計(jì)時(shí)時(shí)間以及對(duì)應(yīng)互鎖門(mén)的通行狀態(tài)。

(3)空調(diào)系統(tǒng)及公用工程系統(tǒng)設(shè)計(jì)

①空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)?？照{(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)需要充分考慮風(fēng)量平衡（考慮工藝排風(fēng)的需求）、壓差梯度設(shè)置、氣流組織，不同功能區(qū)劃分為不同空調(diào)系統(tǒng)，有生物活性或者風(fēng)險(xiǎn)較大的工藝區(qū)單獨(dú)劃分空調(diào)系統(tǒng)。當(dāng)房間內(nèi)布置生物安全柜時(shí)，還應(yīng)該特別注意生物安全柜的布置位置，生物安全柜應(yīng)安裝于排風(fēng)口附近，不應(yīng)安裝在氣流激烈變化和人走動(dòng)多的地方，不應(yīng)安裝在門(mén)口。生物安全柜應(yīng)處于空氣氣流方向的下游。空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)還應(yīng)考慮不同的運(yùn)行模式，例如工作模式、值班模式、消毒模式等。

②公用工程設(shè)計(jì)。單抗生產(chǎn)廠(chǎng)房所需的公用工程是比較復(fù)雜的，常見(jiàn)的公用工程系統(tǒng)包括：給水系統(tǒng)、排水系統(tǒng)、供電系統(tǒng)、供氣系統(tǒng)、采暖與空調(diào)系統(tǒng)、制冷系統(tǒng)等。生物制品車(chē)間一般需要設(shè)計(jì)地下室，用于放置廢水消毒滅活設(shè)施。公用工程的設(shè)計(jì)的重難點(diǎn)在于不僅要考慮當(dāng)下的車(chē)間需求還需要為以后產(chǎn)品擴(kuò)能或者車(chē)間改建做好充分的預(yù)留。此外，在進(jìn)行公用工程設(shè)計(jì)時(shí)盡量考慮采用管廊的設(shè)計(jì)方案，不僅美觀(guān)整齊，還便于施工和后期檢修。

3.總結(jié)

隨著單克隆抗體生產(chǎn)規(guī)模的急速擴(kuò)大，生產(chǎn)技術(shù)也正在不斷完善，國(guó)內(nèi)很多領(lǐng)先的生物制藥企業(yè)已經(jīng)具備了國(guó)際一流的單抗生產(chǎn)線(xiàn)。但是，目前我國(guó)大規(guī)模單抗生產(chǎn)車(chē)間的設(shè)計(jì)和施工經(jīng)驗(yàn)依舊欠缺，隨著生產(chǎn)設(shè)備的持續(xù)改進(jìn)，自動(dòng)化程度的不斷提高，產(chǎn)量不斷放大，對(duì)于廠(chǎng)房設(shè)施也提出了更高要求。我們應(yīng)該隨著產(chǎn)業(yè)進(jìn)步，不斷學(xué)習(xí)和總結(jié)，助力我國(guó)的單抗事業(yè)的蓬勃發(fā)展。