導 語
「用一次性生產技術實現15噸單抗生產,成本效益可以媲美甚至優於傳統不鏽鋼系統,」當藥明生物CEO陳智勝博士在14年前提出這一前瞻性構想時,曾被業內視為Mission Impossible。如今,這一顛覆性的構想已在藥明生物中國基地開花結果,並將在新加坡基地揚帆起航。「在中國,我們兩座工廠已實現合計5至7噸級單抗的商業化生產;而在新加坡基地,不久的將來,我們將迎來單一工廠生產15噸級單抗的全新突破。」
在2025BPD新加坡生物藥工藝發展大會上,陳智勝博士分享了一次性生物反應器如何實現15噸級單抗商業化生產,並且兼具成本效益的策略,吸引了超過600名全球與會人士的關注。以下為陳智勝博士演講內容的精彩回顧:
一次性生產技術已成主流趨勢
20年前,業界普遍採用不鏽鋼生物反應器生產生物藥,一次性生產技術在當時還很新鮮,難以被保守的生物製藥行業廣泛接受。14年前,我加入藥明生物時就一直在思考,什麼技術真正能夠改變整個行業。我的判斷是一次性生產技術就像手機一樣,手機遲早會取代固定電話(不鏽鋼反應器)。
如今,一次性生產技術已在生物製藥行業得到廣泛應用,超過70%新安裝生物反應器都是一次性生物反應器。同時,一次性生物反應器也成為禮來、默沙東、輝瑞等跨國藥企建設下一代工廠的重要選擇。
一次性生物反應器最大的優勢在於生產的靈活性,同一生產線可快速切換不同產品,無需長時間清洗、消毒和驗證。這使得企業能夠根據需要利用同一個產線生產多種產品,比如在完成治療艾滋病藥物的生產任務後,快速切換到癌症藥物的生產,大大提升了產能利用率和響應市場需求的能力。
過去,一次性生物反應器的容積是限制其廣泛應用的最大瓶頸,因為最大規模只有2000升。現在,這一上限已經提升到5000升甚至6000升。我們在杭州基地通過組合3個5000升一次性生物反應器,成功完成了商業化項目的PPQ生產,還計劃在美國馬薩諸塞州基地安裝6000升的一次性生物反應器。單台一次性生物反應器的產能已經達到過去的三倍,未來可能會有更大容積的一次性生物反應器問世。
那麼,如何通過一次性生物反應器實現數以噸計的產量?在藥明生物,我們有四種策略:
策略1:應用更大體積一次性生物反應器(scale-up)
過去,一次性生物反應器的容積是限制其廣泛應用的最大瓶頸,因為最大規模只有2000升。現在,這一上限已經提升到5000升甚至6000升。我們在杭州基地通過組合3個5000升一次性生物反應器,成功完成了商業化項目的PPQ生產(推薦閱讀:藥明生物杭州基地15000升原液生產線完成首個商業化項目PPQ生產),還計劃在美國馬薩諸塞州基地安裝6000升的一次性生物反應器。單台一次性生物反應器的產能已經達到過去的三倍,未來可能會有更大容積的一次性生物反應器問世。
策略2:橫向拓展(scale-out)
助力大規模生產
在藥明生物十餘年的發展過程中,我們已經成功驗證了通過組合多個一次性生物反應器進行大規模生產的scale-out策略。公司在中國和愛爾蘭的5個基地共生產了超過300批產品(生產規模從4000升至16000升),自2022年以來成功率達98%,其中十餘款產品已獲得了美國FDA批准上市。
通過組合6個2000升一次性生物反應器或3個4000升一次性生物反應器,我們能夠實現單批次12000升的生產規模,成本效益媲美甚至低於傳統不鏽鋼生物反應器。新冠疫情期間,憑藉這一策略,我們為葛蘭素史克和阿斯利康成功生產了數噸新冠中和抗體,充分證明了一次性生產技術在大規模商業化生產中的可靠性。
未來,12000升的生產規模還可以通過組合2個6000升一次性生物反應器實現。即使客戶已有工藝的表達量低至1克/升,我們仍可以通過組合5個6000升一次性生物反應器實現單批次30000升的生產規模。理論上,組合6個6000升一次性生物反應器,單批次生產規模可以達到36000升,還將突破不鏽鋼生物反應器單罐最大25000升容積的限制。
策略3:創新生物工藝大幅提高產量
此外,藥明生物採用強化生產工藝,包括自主開發超高效連續生物工藝平台WuXiUP 和超強化分批補料生物工藝平台WuXiUI 來大幅提升產量。
生物藥的生產依賴於細胞。隨着時間推移,細胞密度不斷增加,細胞數量越多,產量也越高。對於基於強化灌流細胞培養工藝開發的WuXiUP 來說,細胞數量可達1億甚至超過1.5億,連續生產時間可延長至40天。回顧八九十年代,灌流工藝因易受污染限制,未獲得業界廣泛應用。但在今天,隨着一次性生產技術的不斷成熟,污染問題已不再製約其推廣應用了。
陳智勝博士2025BPD新加坡生物藥工藝發展大會演示文稿
我們的研究顯示,傳統14天分批補料工藝的日均產量為0.2克/升,WuXiUP 日均產量高達2.5克/升至3克/升,如果結合細胞株篩選和培養基優化最高可達到7克/升。20-25天的連續生產批次產量可達100-120克/升,在1000升規模下全年產量就可以突破噸級。我們也正在攻克下游連續純化的技術挑戰,並且已經在50升中試規模下實現了貫穿上下游的全連續生產。
策略4:打造新一代細胞株平台高效提升滴度
事實上,提高產量除了依靠創新生產工藝外,還可以通過提高滴度實現。
得益於過去十餘年在創新細胞株領域的深耕,我們自主開發的細胞株平台WuXia 不斷升級迭代,已在超 1000 個分子中得到驗證。近期,我們推出了第四代CHO細胞株平台WuXia TrueSite ,通過定點整合技術,大幅簡化細胞克隆篩選流程,同時確保表達的高穩定性。過去,我們需要篩選上萬個克隆才能篩選出2克/升表達量的細胞株;如今,僅需篩選約50個克隆就能找到8克/升表達量且兼具卓越穩定性的細胞株,適用於單抗、雙抗等不同分子。藉助WuXia TrueSite這一先進技術平台,我們能夠將業內平均6個月的細胞株開發周期縮短至僅2個月,使得任何新藥臨床實驗申請(IND)項目都得以在6個月內高效完成。
陳智勝博士2025BPD新加坡生物藥工藝發展大會演示文稿
為了進一步強化工藝開發,我們引入創新方法及代謝組學技術,定製精準匹配細胞培養需求的培養基配方,並配合過程分析技術(PAT)和自動化技術,實現過程的精準控制,保障了強化工藝的穩定執行。
我們在50升規模實現了一款單抗產品的全連續端到端原液生產,從灌流細胞培養開始,收穫液經歷了完全連續的下游工藝,直至最終UF/DF環節,20天細胞培養總產量達105克/升。這也意味着50升一次性生物反應器就足以供應臨床Ⅲ期試驗樣品。下游純化工藝則使用了連續捕獲,Protein A消耗量降低了92%,極大地節省了物料成本。
目前WuXiUP 已應用於超過50個不同類型的分子,包括單抗、雙抗、融合蛋白等,產量平均提升7倍以上,其中2個分子已在中國獲批上市,11個分子已經獲批IND。
試想,如果細胞株表達量提升超過2倍,再通過強化工藝實現超過7倍的產量提升,那麼總產量將提升約15倍。傳統不鏽鋼罐廠房生產1噸單抗,我們可以通過一次性生產技術聯合強化工藝,生產高達15噸的單抗。實現具有成本效益的噸級產量對於一次性生物反應器不再是遙不可及的夢想,而是觸手可及的現實。
實現優化成本控制
陳智勝博士2025BPD新加坡生物藥工藝發展大會演示文稿
例如,對於藥明生物服務的IND項目,我們基於已有工藝能夠預測商業化生產成本,幫助客戶提早規劃和有效控制成本。對於無法應用新工藝的已上市重磅炸彈藥物及生物類似藥,我們可以通過分批補料工藝的WuXiUI ,對客戶已有工藝進行適當改進,實現產能提升3到6倍,顯著降低生產成本。
通過以上策略,我們能夠實現更高產量、更優規模化生產流程以及更具競爭力的成本控制,賦能全球合作伙伴,造福廣大病患。
關於藥明生物
藥明生物(股票代碼:2269.HK)是一家全球領先的合同研究、開發和生產(CRDMO)公司。公司通過開放式、一體化生物製藥能力和技術賦能平台,提供全方位的端到端服務,幫助合作伙伴發現、開發及生產生物藥,實現從概念到商業化生產的全過程,加速全球生物藥研發進程,降低研發成本,造福病患。
藥明生物在中國、美國、愛爾蘭、德國和新加坡擁有超過12000名員工。通過藥明生物的專業服務團隊,以及先進技術和精深洞見,公司為客戶提供高效經濟的生物藥解決方案。截至2025年6月底,藥明生物幫助客戶研發和生產的綜合項目高達864個,其中包括24個商業化生產項目。
藥明生物以可持續發展為長期業務增長的基石。公司持續推動綠色創新技術,為全球合作伙伴提供先進的端到端綠色CRDMO解決方案,同時在ESG方面不斷取得卓越成就。秉承創造共享價值的理念,公司攜手利益相關方構建可持續發展生態,通過負責任運營模式推動社會價值與生態效益雙提升,實現全價值鏈的協同賦能。更多信息,請訪問:www.wuxibiologics.com
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