Highlights:
- Wie lässt sich ein erfolgreiches Bioprocess Scale-Up statistisch nachweisen?
- Kann ich den 3-Sigma-Ansatz weiterhin für die Qualifizierung des Bioprocess Scale-Ups verwenden?
- Best Practices für die Scale-up-Qualifizierung
Bei der Entwicklung und Fertigung von Bioprozessen wird die Frage, wie ein erfolgreiches Bioprocess Scale-Up nachgewiesen werden kann, intensiv diskutiert. Ein neues EMA-Papier zum Thema Vergleichbarkeitsprüfungen liefert nun neue Erkenntnisse zu wissenschaftlichen Best Practices.
Die EMA hat kürzlich den Entwurf eines Reflexionspapiers zur Vergleichbarkeitsanalyse veröffentlicht. Das Reflexionspapier konzentriert sich auf statistische Aspekte und fasst relevante regulatorische Dokumente und Leitlinien zusammen [1–3]. Der Schwerpunkt liegt auf der Vergleichbarkeitsanalyse. Es geht also um statistische und praktische Aspekte, wie nachgewiesen werden kann, dass zwei Prozesse oder Methoden ähnlich sind. Methoden für Vergleichbarkeits- und Äquivalenzprüfungen sind der Schlüssel zum wissenschaftlich fundierten Nachweis eines erfolgreichen Scale-ups.
Dieser Artikel gibt einen Überblick über die wichtigsten Aspekte des neuen EMA-Papiers zur Vergleichbarkeitsprüfung im Hinblick auf ihre Relevanz für die Qualifizierung von Modellen zur Skalierung von Bioprozessen. Für allgemeine Aspekte von Bioprocess Scale-down-Modellen siehe unseren Artikel über
“Was ist ein (qualifiziertes) Bioprocess Scale-down-Modell?”
Kann ich den 3-Sigma-Ansatz weiterhin für den Nachweis eines erfolgreichen Scale-ups verwenden?
Lange Zeit galt in unserer Branche die 3-Sigma-Prüfung als Stand der Technik, um Ähnlichkeiten zu vergleichen. Diese Methode deutet auf Ähnlichkeit hin, wenn alle untersuchten verkleinerten Modelle innerhalb von 3 Standardabweichungen der großtechnischen/Fertigungsläufe liegen. Dieses Verfahren hat mehrere Nachteile, da es nicht darauf abzielt, Unterschiede im Mittelwert der Skalen zu ermitteln, und kleine Stichprobenumfänge begünstigt, da die Wahrscheinlichkeit, den Test zu bestehen, dadurch erhöht wird. Nach unserer Beratungserfahrung und Interaktionen mit Zulassungsbehörden ist es höchst umstritten, ob die Verwendung der 3-Sigma-Methode geeignet ist, um Ähnlichkeit nachzuweisen. Das neue EMA-Papier zum Thema Vergleichbarkeitsprüfungen wirft weiteres Licht auf dieses Thema.
Im Vergleich zu 3-Sigma-Tests liefern inferenzstatistische Verfahren (z. B. TOST-Tests) Informationen über das Risiko, das mit der Entscheidungsfindung über Vergleichbarkeit verbunden ist. Daher ist es dem Ansatz vorzuziehen, in dem ein einzelner beobachteter Wert mit einem Akzeptanzkriterium verglichen wird (z. B. 3 Sigma).
„Ähnlichkeitskriterien, die ausschließlich auf dem Vergleich einzelner Beobachtungen (z. B. von Testchargen) mit einem vordefinierten Akzeptanzbereich (basierend auf Referenzdaten) beruhen, sind in der Regel ungeeignet, um zuverlässige Rückschlüsse auf den zugrunde liegenden allgemeinen Fertigungsprozess zu ermöglichen.“ – EMA-Reflexionspapier zur Vergleichbarkeitsanalyse – Entwurf.
Was soll ich tun, wenn die Stichprobengröße nicht ausreichend ist?
Bei biologischen Herstellungsverfahren kommt es häufig vor, dass wir nicht über eine ausreichende Probenmenge verfügen. In diesem Fall schlägt das EMA-Papier zu Vergleichbarkeitsprüfungen vor, „andere Wege“ zu nutzen, um die Ähnlichkeit zu belegen. Das Papier erkennt das Problem der geringen Stichprobengröße an, gibt jedoch keine klare Anleitung. Eine Möglichkeit besteht in der Anwendung von Visualisierungsmethoden zusätzlich zur Inferenzstatistik. Weitere Informationen zu Visualisierungsmethoden finden Sie in unseren Blogbeiträgen zur bioprozeduralen Datenanalyse.
„…es könnten Optionen geprüft werden, um den Vergleich auf repräsentativeren Stichproben zu basieren, oder es müssen andere Wege gefunden werden, um Ähnlichkeiten nachzuweisen.“ – EMA-Reflexionspapier zur Vergleichbarkeitsanalyse – Entwurf.
Was ist ein geeigneter statistischer Workflow, um ein erfolgreiches Bioprocess-Scale-up nachzuweisen?
Der im Reflexionspapier beschriebene Haupt-Workflow zur Vergleichbarkeitsbewertung lässt sich in folgenden Schritten zusammenfassen:
- Allgemeines Ziel (Nichtunterlegenheit oder Äquivalenz)
- Definition der kritischen Qualitätsmerkmale und der Messskala (z. B. kontinuierlich, binär)
- Maß der Ähnlichkeit (z. B. Differenz der Mittelwerte, Verhältnisse, multivariate Messung)
- Experimenteller Studienplan und Probenahmestrategie zur Kontrolle der Messvariabilität
- Vorabfestlegung der Akzeptanzkriterien und Prüfung, ob ein inferenzstatistischer Ansatz durchgeführt werden kann
- Durchführung von Äquivalenz-/Nichtunterlegenheitstests (z. B. TOST-Test)
- Berücksichtigung falsch-positiver Schlussfolgerungen und Risikominderung bei nicht vergleichbaren Ergebnissen
Bioprozess-Software mit Scale-Up-Qualifizierungsfunktionalität
Bioprozess-Fachleute nutzen Werum PAS-X Savvy Software für Bioprozess-Datenmanagement und Datenanalyse. Pas-X Savvy hilft bei der Analyse von Bioprozess-Scale-ups gemäß aktueller Best Practices.
