一、前言
全球疫苗短缺以及對細胞與基因療法等新興療法產品的大量需求,驅動了先進生物製造的蓬勃發展。根據Frost & Sullivan產業分析報告,預估到2025年時,全球先進生物製造市場規模將從 2021年的830億美元成長至1250億美元,年均複合成長率(CAGR)約為10.8%。
傳統生物製劑生產方式,如: 批次製造、人為操作等,難以大規模製造品質穩定的產品。因此,近年來國際生物製劑委託開發與製造商(Contract Development and Manufacturing Organization, CDMO)積極投資先進生物製造技術開發,改善生產製造流程,降低生產成本以及提高產品品質,同時擴大生產規模,以期滿足旺盛的市場需求。
以下將針對富士軟片(FUJIFILM)以及三星生物製劑(Samsung Biologics)等兩家具代表性之生物製劑CDMO,探討其發展近況與核心先進生產技術。
二、富士軟片
富士軟片為成立於80多年前(1934年)之底片製造公司,爾後逐步藉由其於底片生產製造與照相顯影等相關專業知識與技術,拓展業務範疇至其他領域,例如: 應用膠原蛋白(底片主要原料),開發保養品與保健食品,並跨足再生醫療領域。2011年富士軟片收購美國默沙東藥廠子公司成立FUJIFILM Diosynth Biotechnologies(FDB)後,積極發展生物製劑CDMO。以下針對FDB現況、核心生產製造技術與近期動態做介紹。
(一)現況
FDB目前主要提供哺乳動物與昆蟲細胞培養、微生物發酵(microbial fermentation)、單株抗體、病毒載體以及疫苗等生物製劑的生產製造服務。迄今全球共有四座生產工廠(分別位於美國德州College Station、美國北卡羅萊納州Research Triangle Park、丹麥Hillerød以及英國Teesside),以及其他座規劃與興建中的工廠(如位於美國北卡羅萊納州Holly Springs的工廠,將於2025年開始生產)。
(二)核心先進生產技術
FDB有著先進製造技術(如高效率蛋白質表現平台、多種病毒載體生產技術等),以及符合GMP標準之生產設備,同時,自動化設備與連續製造(continuous manufacturing)為其所關注的先進製造技術。目前已開發出概念驗證系統MaruX,可於30天內透過連續製造方式完成抗體生產。此外,該系統亦有著自動化抗體純化平台SymphonX,整合了抗體純化的諸多步驟並達到自動化。
(三)近期動態
富士軟片近兩年積極資助FDB投入產能擴張與自動化產線建置(圖一整理近兩年主要動態),並於今年宣布投入20億美元於細胞培養與生產新廠的建造(產能估計為16萬公升,且保有擴產空間)。
三、三星生物製劑
三星生物製劑為三星集團與美國醫藥產品開發商Quintiles Transnational於2011年合資成立,目標為成為生物製劑製藥的領導者。自2013年起,在分別與美國藥廠BMS(Bristol-Myers Squibb)以及瑞士藥廠羅氏(Roche)簽訂合約成為戰略夥伴後,迄今已與GSK、AZ、禮來等數十家藥廠建立合作關係,且2020年的營收更是達到約9.7億美元,在全球生物製劑CDMO產業中佔有重要地位。以下針對三星生物製劑現況、核心生產製造技術與近期動態做介紹。
(一)現況
目前共有三座製造工廠,第四座工廠建造中(預計2023年完工後,總產能將達到全球最大的62萬公升)。另外,一般來說,製藥工廠從設計到完成驗證通常需要耗時4年以上,然而三星生物製劑利用集團於半導體與石化產業建廠之經驗,透過平行處理模式,同時進行設計、施工與驗證,並且採用模組化設備,使三星生物製劑過去的工廠,皆能於3年內完成建造與量產準備。
此外,自動化與模組化生產設施,以及數位化/智慧化製程管控系統的大量採用,有效降低工廠營運成本,減少人力需求並且消除可能的人為疏失,使三星生物製劑產品具有良好品質與高度競爭力。
(二)核心先進生產技術
持續開發以及引進新技術,以達到縮短上市時程與降低成本之目標,為三星生物製劑之核心理念。舉例來說,在產品開發階段(從細胞株開發到取得臨床試驗許可),三星生物製劑推出高效率細胞株培養與篩選平台S-CHOice(採用了來自於Berkeley Lights的微流道細胞篩選技術),以及細胞製程開發平台S-Cellerate,可使開發時程從超過一年縮短至最快9個月完成。另外在生產製造階段,除了透過自動化與即時製程監控(in-process quality control),提高生產效率與管控品質外,亦研發出連續灌注 (continuous perfusion technology)培養技術,提高細胞產率,減少細胞放大培養所需的時間(可減少約30%的培養時間)。
(三)近期動態
近兩年三星生物製劑與多家國際大廠簽署合約(詳見圖一),協助COVID-19疫苗與治療藥物的生產製造。同時,三星生物製劑也積極擴增產能,不但於2020年建置第四座工廠,更於2021年提出第五座與第六座工廠的建造規劃,並計劃投入疫苗以及細胞/基因治療產品的生產製造。
四、結語
富士軟片與三星生物製劑近年持續投入自動化生產設備、連續製造技術等先進生物製造技術,並且啟動建廠計畫,以期迅速提高產能。此外,三星生物製劑亦規劃吸引海外供應商至韓國設廠,以促進當地公司發展,建立本土供應鏈,並且提高供應鏈彈性,從而為三星生物製劑創造更佳之競爭優勢。