Biopharmezeutika unterscheiden sich wesentlich in Grösse, Komplexität und Ansprüchen an die Technologie von chemisch hergestellten Pharmazeutika. Daher werden in der biopharmazeutischen Industrie generell Kulturen aus Mikroorganismen oder tierischen Zellen zur Herstellung der Biopharmazeutika verwendet. Biogen nutzt etablierte Säugetierzellen als zur Produktion.
Die Herstellung von Biopharmazeutika stellt höchste Ansprüche an die Prozesstechnologien und wird von den Gesundheitsbehörden streng reguliert. Viele hochqualifizierte Mitarbeitende sind erforderlich, um die Anlagen zu betreiben, die Prozesse zu überwachen und somit die Qualität der Produkte zu gewährleisten.
Da bei der biotechnologischen Produktion von Proteinen und Antikörpern tierisch Zellen eingesetzt werden, unterscheidet sich der Produktionsprozess stark von der herkömmlichen chemischen Produktion. Die Produktion findet in Fermentern im grosstechnischen Masstab statt. Hier werden die Zellkulturen in spezifischen wässrigen Nährlösung kultiviert. Die Kultivierungsbedingungen sind nah an physiologischen Bedingung des Organismus – zum Beispiel wird die Temperatur bei etwa 37° geregelt, eine ausreichende Sauerstoffversorgung der Zellen gewährleistet und der pH Wert geregelt. Celsius statt. Der Betriebsdruck übersteigt selten einige Bar.
Entzündliche organische Lösungsmittel und toxische Substanzen kommen bei der biotechnologischen Produktion üblicherweise nicht vor, weil sowohl die Fertigungszellen als auch die Proteinprodukte nur in einer physiologischen Umgebung stabil sind. Daher ergeben sich durch die biotechnologische Produktion im Vergleich zur chemischen Produktion keine wesentlichen Umweltrisiken.
Produktion in vier Schritten
Die Produktion in der hochmodernen biopharmazeutischen Produktionsanlage Luterbach wird mehrere Schritte umfassen:
- Anzucht und Vermehrung der Zellen: Da die Biopharmazeutika von Biogen mit Hilfe von Säugetierzellen hergestellt werden, wird für die Produktion eine Vielzahl dieser Zellen benötigt. In der Anzucht-Phase werden die Säugetierzellen in Kultivierungsgefässen und Fermentern mit unterschiedlichen masstäben herangezogen, um selektiv eine grosse Anzahl von Zellen zu erhalten, die sich zur Herstellung des Produkts eignen.
- Produktionskultivierung: In dieser Phase produzieren die Zellen das Produkt im letzten grossen Fermenter (Fassungsvermögen 18‘500 Liter). In der Regel werden den Zellen in regelmässigen Abständen essentielle Nährstoffe zugeführt, die sie für ihr Wachstum und die Produktion benötigen. Dies wird als Fed-Batch-Prozess bezeichnet.
- Aufreinigung: Damit die Therapeutika beim Menschen eingesetzt werden können, müssen sie sich durch höchste Reinheit auszeichnen. In dieser Phase wird das Produkt in verschiedenen Reinigungsschritten von Zellen und prozessbedingten Verunreinigungen getrennt, bis die endgültigen Reinheitsvorgaben erreicht sind.
- Formulierung: In dieser Phase wird das Produkt in eine stabile Formulierungslösung überführt und in Behälter zur Lagerung übertragen, in denen es über einen längeren Zeitraum gelagert werden kann. In dieser Form gelangt das Produkt zur Endverarbeitung: Hier wird es in ein geeignetes Behältnis abgefüllt (häufig eine Ampulle oder Spritze), gekennzeichnet und verpackt. Diese letzten Schritte erfolgen in einer anderen Anlage.
Der gesamte Produktionsprozess vom Beginn der Anzucht bis hin zum Endprodukt nimmt viele Wochen in Anspruch: Hauptgrund ist das im Vergleich zu Bakterien langsame Wachstum von Säugetierzellen. Deshalb dauert es lange, bis genügend Zellen vorhanden sind, um im letzten Fermenter grosse Mengen des Produkts herstellen zu können. Daher verfügen moderne biotechnologische Produktionsanlagen über mehrere Produktionslinien, die eine Reinigungsanlage nach und nach beliefern. In der neuen Anlage von Biogen verfügt eine sogenannte Fertigungszelle über vier Produktionsreaktoren, die eine Aufreinigungsanlage beliefern.