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クロマトグラフィーシステムへのReady-to-use フルイドマネージメントソリューションの適応

GEヘルスケアが提供するディスポーサブルおよびシングルユースデバイスであるReadyToProcessプラットフォームは、大きなスケールのクロマトグラフィーの緩衝液やサンプルのマネージメントソリューションに使用されています。これらは、ReadyToProcessカラムとコンベンショナルなAxiChromカラム、ÄKTAreadyシステムとÄKTAprocessカラムなどの異なった装置の組み合わせで成り立っています。

Ready-to-useのプラスチックバッグ、プラスチックチューブ、コネクター類そしてプロセッシングステーションはフレキシブルなリキッドハンドリングを可能にし、4つの機器構成全ての作業負担を低減し、作業の効率を上げることができます。現在、プラグアンドプレイのバイオプロセス機器の利用範囲の拡大が可能で、固定配管の機器と同様に、ディスポーサブルの機器もパイロットスケールや生産レベルで使用されていくに違いありません。

はじめに

ディスポーサブルやシングルユースのバイオプロセス機器は最近大変に注目されています。今日、新しく建築されるパイロットおよび生産スケールの設備は、しばしば、フレキシブルなプラットフォームに基づいた設計となっており、作業は狭い面積で行っています。作業スペースを最小にするために、固定のステンレスの緩衝液タンクやパイプ類は、Ready-to-useのプラスチックバッグやフレキシブルなプラスチックチューブに置き換わってきています。

GEヘルスケアの幅広いReadyToProcessプラットフォームは、バイオ医薬品の製造にこのようなプラグアンドプレイの選択を提供します。多くのディスポーサブルデバイスはシングルユース用にデザインされ、その他のデバイスは再利用用にデザインされています。しかし、全てのデバイスは迅速に使用できるようにデザインされています。

本アプリケーションでは、固定配管のクロマトグラフィーシステムであるÄKTAprocessと同様にシングル・ユースのディスポーサブルなフローキットを持つÄKTAreadyを用いた緩衝液やサンプルのハンドリングについて記載します。両方のシステムは、ディスポーサブルでプレパックされたReadyToProcessカラムを使用することができ、また、あらかじめプログラミングされたインテリジェントパッキングが可能なAxiChromカラムなどのコンベンショナルなカラムを使用することもできます。

ÄKTAreadyを使用したプロセス

システムの概要

ÄKTAreadyはプロセスのスケールアップ検討や初期の臨床試験スケールの精製に利用される液体クロマトグラフィーシステムです。このシステムは、GLPやcGMP環境で使用できるようにデザインされ、十分な機能を持ち、またドキュメントを用意しています。Ready-to-useのディスポーサブルなフローパス(流路)を使用した作業が可能で、ユニットオペレーション間、製造品目間、あるいは、バッチ間に必要な洗浄を不要にし、洗浄工程の開発やバリデーション試験を必要としません。ÄKTAreadyシステムでReadyToProcessカラムを使用することで、クロスコンタミのリスクを回避することができます。

Liquid-handling setup

図1には、10 LのReadyToProcessカラムを使用したクロマトグラフィー精製プロセスのシナリオを示しています。

写真:ReadyToProcessカラムをÄKTAreadyクロマトグラフィーシステムに接続
図1. ReadyToProcessカラムをÄKTAreadyクロマトグラフィーシステムに接続しました。緩衝液とサンプルのマネージメントは、ReadyCircuitバッグ、チューブ、ReadyMateコネクターとReadyKart移動可能プロセシング・ステーションを組み合わせました。

サンプルと緩衝液はReadyCircuitから供給され、バッグやチューブ類は滅菌された内蔵型モジュールで構成され、アッセンブルが迅速に行えます。それぞれのバックはÄKTAreadyのインレットやアウトレットに、ReadyMate DAC 750 Mini TCにjumper(チューブ継手)を介して接続され、それぞれの末端にはReadyMateコネクターが接続されています(図2)。

図:ReadyCircuit 20LバッグとReadyMateコネクション・アセンブリ
図2. ReadyCircuit 20 LバッグとReadyMateコネクションアセンブリ。4種類のサイズの全てのバック(表1参照)はReadyMate 1/2インチ内径のjumperを3フィートの長さで使用しています。

それぞれの溶液のバックサイズや接続の構成は表1にリストしています。図3には完成された配置図を示しています。

Process step Bag description
Equilibration 100 L bag with 4 inlets
Sample 200 L bag with 4 inlets
Wash 50 L bag with 3 inlets
Elution 50 L bag with 3 inlets
Strip 20 L bag with 3 inlets
CIP 50 L bag with 3 inlets
Outlet waste 100 L bag with 4 inlets
Component Connection
Jumper 7 pct RMRM Jumper, 3/8 inch, C-FLEX, 3 ft
ReadyMate DAC 750 Mini TC To connect ReadyMate with Mini TC
ReadyClamp To secure ReadyMate connections

表1. 緩衝液とサンプルのマネージメントに使用されるバッグ類およびコネクター類

図:バッグの完成図
図3. ÄKTAready flow kitにjumperとReadyMateコネクターを介して接続した6個のバッグの完成図。

通常、ReadyMate jumperの内径は使用するフローキットおよびReadyCircuitバッグのチューブの内径を同じにして使用します。しかし、高流速の場合や溶液の粘性が高い場合には、jumperの内径よりも太い物を使用する方が良い場合もあります。

Jumperの長さはクロマトグラフィーシステムに緩衝液バッグがどのように接続されているかで決まります。たとえば、全ての溶液に長さ3フィート(915 mm)の太さ1/2インチを使用します。ReadyMate jumperは1、3、5フィート(305、914、1524 mm)の長さのものが用意されています。

緩衝液はReadyKartを使用して供給します。ReadyToProcessの1構成であるReadyKartは移動可能なプロセシングステーションとしてデザインされており、作業負担の削減や効率の上昇をもたらします。ここでは、図4に示すように、スタンダードReadyKart(左側の奥のカート)に100 Lプラスチック容器とTop Shelf(カートの上部に追加可能な棚)をセットして、また、ReadyKart Mini(左側手前のカート)に200 Lプラスチック容器をセットしています。このコンビネーションにより、全ての緩衝液インレットとサンプルインレットのハンドリングに十分対応されることができます。

50 LのReadyCircuitバッグを50 L用トレイにセットして全ての作業を簡略化しています。20 Lバッグは高さ調節が可能なStandard ReadyKart buffer bag handleに吊り下げています。アウトレットはStandard ReadyKartの50 Lトレイ内にセットした溶出バッグに接続しています。必要ならば、廃液のラインにバッグを接続することもできますが、ここでは廃液バッグは示していません。表2にこのアプリケーションで使用したReadyKartの構成パーツのリストを記載しました。

Item/description
ReadyKart with three shelves
Top shelf assembly
ReadyKart shelf with tank hole
ReadyKart Mini frame for three shelves
ReadyKart Mini shelf no tank hole
ReadyKart 200 L Tank
ReadyKart 100 L Tank
ReadyKart 50 L Tray

表2. 緩衝液およびサンプルのマネージメントに使用されるReadyKart構成品

図1の10 LのReadyToProcessカラムの代わりに、コンベンショナルなカラムを使用することもできます(図4)。この場合には、カラムはシステムのフローキットの内径と同じチューブで、また適切な長さでミニTCコネクターで接続しています。図4には、図1で示したÄKTAreadyシステムに接続したReadyToProcessカラムをコンベンショナルなAxiChrom 140カラムに変えた場合を示しています。

写真:Axichrom 140カラムをÄKTAreadyクロマトグラフィーシステムに接続
図4. AxiChrom 140カラムをÄKTAreadyクロマトグラフィーシステムに接続しました。緩衝液とサンプルのマネージメントは、図1に示した場合と同様にReady-to-use製品を使用しました。

ÄKTAprocessシステムを使用したプロセス

システムの概要

ÄKTAprocessはバイオ医薬品製造の大容量スケールに利用されている全自動クロマトグラフィーシステムです。ステンレススチール配管をベースとしたシステムで、特殊なプロセスの要求に対応できるデザインを持っています。3種類の流速特性を持ち、最大流速は1800 L/hです。

Liquid-handling setup

Ready-to-useバッグを使用した緩衝液やサンプルのハンドリングは、ÄKTAprocessのような固定配管のシステムにも適応することができます。図5では、ÄKTAprocessにAxiChrom 140カラムを接続し、図1に示したÄKTAreadyの場合と同じ方法で正確に緩衝液のマネージメントを行った場合の例を示しています。ReadyKartとそのパーツ類は、トラディショナルなシステムとカラムの場合も同様な方法で取り扱うことができます。

写真:Axichrom 140カラムをÄKTAprocessクロマトグラフィーシステムに接続
図5. AxiChrom 140カラムをÄKTAprocessクロマトグラフィーシステムに接続しました。緩衝液とサンプルのマネージメントは、図1に示した場合と同様にReady-to-use製品を使用しました。

AxiChrom 140カラムをReadyToProcessカラム10Lに置き換えることで、作業工程からパッキングとリパッキングを除くことができ、結果として緩衝液とサンプルのマネージメントは図6に示すようになります。

写真:ReadyToProcessカラムをトラディショナルなÄKTAprocessクロマトグラフィーに接続
図6. ReadyToProcessカラムをトラディショナルなÄKTAprocessクロマトグラフィーに接続しました。図1に示した場合と同様にReady-to-use製品を使用しました。

まとめ

ディスポーサブルおよびシングルユースデバイスは、ダウンストリームのクロマトグラフィープロセスで使われるようになり、特に新しくパイロットや製造施設を建設する場合にしばしば用いられるようになっています。

このアプリケーションでは示したように、Ready-to-processプラスチックバッグやフレキシブルなプラスチックチューブにフレキシブルなリキッドハンドリングをサポートするシステムを組合せることにより、ReadyToProcessプラットフォームだけでなく固定配管のカラムの場合でも、十分なフレキシブル性を実現し、仕事を効率的に行うことが可能です。


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