Développement d’une nouvelle technologie pour l’encapsulation de vaccins à base d’ARNm dans des nanoparticules lipidiques (LNP)


La pandémie de COVID-19 a nécessité le développement rapide de nouvelles technologies pour le développement et la distribution de vaccins. Un développement clé découle du besoin de produire à grande échelle des vaccins à base d’ARNm encapsulés dans des nanoparticules lipidiques (LNP), permettant aux vaccins à base d’ARNm fragiles de mieux s’intégrer dans les cellules des patients.

KNAUER a été à l’avant-garde de ce développement vital dans la lutte contre le COVID-19, avec la technologie Impingement Jets Mixing de la société fournissant une plate-forme pour la production à haut débit de nanoparticules lipidiques.

Nous avons récemment discuté avec le Dr Paul Pietsch de KNAUER de l’historique de l’entreprise, de son éventail de spécialités et de son travail de pionnier pour faciliter la production à grande échelle de LNP tout en respectant les réglementations strictes et les exigences strictes de l’industrie biopharmaceutique.

Pouvez-vous expliquer ce que KNAUER peut fournir aux ingénieurs et aux professionnels de l’industrie ?

KNAUER produit des instruments scientifiques de haute qualité depuis 1962. Nous sommes un partenaire expérimenté dans la fourniture d’équipements destinés à l’industrie pharmaceutique, tels que les systèmes de chromatographie en phase liquide et la technologie pour la production et l’encapsulation de nanoparticules lipidiques.

Nous sommes fiers d’avoir de nombreux experts dans notre équipe, ce qui nous permet de développer des solutions innovantes et individuelles conçues autour de chacun des défis uniques de nos clients. En plus de cela, nous fournissons des services d’ingénierie pour développer des systèmes qui répondent exactement aux besoins et aux exigences de nos utilisateurs finaux.

Que peut offrir KNAUER à l’industrie pharmaceutique que ses concurrents ne peuvent peut-être pas offrir ?

Il existe de nombreuses entreprises qui fournissent des équipements et des systèmes à l’industrie pharmaceutique, et elles se présentent sous de nombreuses formes et tailles ; Cependant, KNAUER a toujours une offre unique pour nos partenaires de l’industrie pharmaceutique.

Premièrement, nous sommes une entreprise établie qui existe depuis près de 60 ans. Toutes ces années d’expérience signifient que nous sommes bien versés dans la fourniture de solutions système personnalisées à nos partenaires.

Deuxièmement, nous ne sommes ni trop grands ni trop petits. Notre entreprise de taille moyenne signifie que nous pouvons répondre de manière flexible aux besoins de nos clients – comme nous l’avons fait pendant la pandémie de coronavirus avec notre technologie de nanoparticules lipidiques – tout en ayant la main-d’œuvre pour fournir des solutions rapidement.

Notre troisième force unique est que nous produisons tous nos systèmes en interne dans notre siège à Berlin. Notre production sur site nous permet d’adapter rapidement nos systèmes existants aux besoins de nos clients en utilisant notre propre production CNC, chaîne d’assemblage d’équipements et équipe de développement de logiciels.

Par exemple, si un client a besoin d’une vanne spéciale pour compléter un système qui n’est pas disponible sur le marché, notre équipe de construction peut concevoir la pièce requise en fonction de ses besoins.

Après la conception, la pièce peut ensuite être produite par notre production CNC et attachée au système. Notre équipe de logiciels peut alors programmer toutes les fonctions nécessaires pour intégrer la vanne. L’ensemble de ce processus peut être rapidement réalisé en interne, en fonction des exigences de temps de nos clients.

Pour résumer tout cela, KNAUER peut fournir des solutions personnalisées prêtes à l’emploi pour l’industrie pharmaceutique en fonction des besoins.

Un exemple de système personnalisé conçu par KNAUER – ce système utilise 16 pompes pour la purification des anticorps monoclonaux.

Les vaccins à ARNm font actuellement la une des journaux – comment KNAUER contribue-t-il à leur production ?

Le format de livraison le plus approprié pour les vaccins à base d’ARNm est les nanoparticules lipidiques (LNP). Les LNP encapsulent l’ARNm utilisé dans les vaccins contre les coronavirus et la capsule lipidique résultante protège l’ARNm fragile de la dégradation, augmentant ainsi l’intégration dans les cellules du patient.

Le processus d’encapsulation d’ARNm utilise la technologie Impingement Jets Mixing, où deux flux (un contenant des lipides et un autre contenant une solution aqueuse d’ARNm) entrent en collision à grande vitesse dans une chambre de mélange de jets – c’est cette étape dans laquelle la technologie de KNAUER est impliquée.

Grâce à notre expertise en ingénierie des systèmes et en dosage haute pression, nous avons pu offrir à un grand fabricant pharmaceutique la technologie dont il avait besoin pour la production à haut débit de nanoparticules lipidiques.

Nos skids de mélange de jets d’impact ont montré des performances exceptionnelles dans la production à grande échelle d’ARNm encapsulé dans des nanoparticules lipidiques pour une utilisation dans les vaccins contre les coronavirus. Ceux-ci sont maintenant utilisés dans le monde entier dans des applications similaires.

Diagramme schématique montrant le processus de mélange se produisant à l’intérieur d’un système IJM.

Y a-t-il des percées ou des développements pionniers de KNAUER qui vous passionnent particulièrement ?

Les patins de mélange de jets d’impact (IJM) que nous avons abordés dans la dernière question sont ce qui m’excite le plus en ce moment.

Avant la crise des coronavirus, les équipements pour la production de LNP n’existaient qu’à l’échelle du laboratoire, ce qui signifie que la production à grande échelle d’ARNm encapsulé dans des LNP n’était pas encore possible.

La crise des coronavirus a signifié que la technologie qui pourrait être utilisée dans la production à grande échelle de vaccins à base d’ARNm est soudainement devenue urgente. Cela a posé un défi car la production à grande échelle de tels systèmes n’avait pas encore été entreprise et la production de LNP à l’échelle du laboratoire n’était pas facilement évolutive.

Pour résoudre ce problème, nous avons combiné plusieurs unités de laboratoire en parallèle pour produire nos skids IJM, qui pourraient ensuite être utilisés pour la production de LNP à grande échelle. Cela ressemble à une solution simple, et, en théorie, c’est le cas. Cependant, il a fallu un degré élevé de mise au point et d’expertise pour mettre en œuvre cela conformément aux réglementations et aux exigences de l’industrie biopharmaceutique.

Nos dispositifs existants ont dû être adaptés à la production pharmaceutique, ce qui comprenait la conception de collecteurs personnalisés pour les entrées et les sorties, l’optimisation du chemin d’écoulement, l’adaptation de la conception pour répondre aux exigences de la salle blanche C et la fourniture d’interfaces pour les propres systèmes PLC de nos clients.

Nous sommes fiers d’avoir joué un rôle dans l’histoire avec les vaccins à ARNm contre les coronavirus, étant le premier exemple de l’utilisation de vaccins LNP à base d’ARNm. Nous sommes encore plus fiers d’avoir fait tout cela sous une pression de temps incroyable, aidant à fournir un vaccin contre le coronavirus lorsque le monde en avait le plus besoin.

Les skids IJM de KNAUER ont joué un rôle si crucial dans la production de vaccins contre le coronavirus à ARNm en Allemagne que la chancelière allemande elle-même a visité l’entreprise en septembre 2021.

Dans quels types de projets dans l’industrie pharmaceutique KNAUER a-t-il été impliqué ?

En raison de la stricte confidentialité exigée par le secteur biopharmaceutique, nous ne pouvons citer aucun nom. Nous sommes cependant ravis de travailler avec l’un des plus grands fournisseurs de vaccins contre le coronavirus à ARNm.

Notre premier projet avec ce partenaire a été l’un des projets les plus passionnants pour notre service d’ingénierie sur commande à ce jour. C’est à cause de la pression du temps et du fait que le système que nous développions n’avait jamais été produit auparavant.

Le besoin urgent de production de vaccins à ARNm signifiait qu’un flux de projet typique – avec des étapes de planification, d’ingénierie, d’offre et de commande – n’a pas pu être utilisé. La production a commencé immédiatement après la première demande, tandis que nos ingénieurs conçoivent le système en parallèle de la production avec notre client.

En raison des exigences rapides du projet, nous devions rester flexibles. Parfois, le travail que nous avions fait un jour devait être inversé ou modifié le lendemain. Après trois mois de développement très ciblé, nous étions fiers de voir le système en production.

Il est important de mentionner que nos offres pour l’industrie pharmaceutique vont au-delà de nos IJM Skids. Nous fournissons également des solutions complètes pour la purification d’autres ingrédients pharmaceutiques actifs (API).

Nous sommes souvent approchés par des clients qui connaissent leur API cible et savent comment la produire mais n’ont pas la capacité de la purifier – c’est là que KNAUER peut vous aider.

Lorsqu’ils sont approchés par un tel client, nous les aidons de bas en haut. Nous commençons par un criblage de colonne, puis développons une méthode et l’optimisons à l’échelle du laboratoire. À l’aide de ces résultats, nous pouvons ensuite exécuter la purification à l’aide de notre système à lit mobile simulé (SMB), qui permet une purification continue.

Suite à cette mise à l’échelle, notre client peut alors commencer à produire des API à une échelle pilote.

Comment KNAUER soutient-il la conformité GMP pour les fabricants de produits pharmaceutiques ?

KNAUER fournit son expertise et ses ressources aux fabricants de produits pharmaceutiques pour les aider à mettre en œuvre une production pharmaceutique conforme aux BPF. Nos clients ont souvent des exigences spécifiques pour le matériel KNAUER qui les intéressent, et celles-ci sont généralement définies dans leurs spécifications d’exigences utilisateur (URS) spécifiques.

Nous discutons de l’URS avec nos clients et aidons à garantir que leurs réglementations restent à jour, aidant les fabricants à fournir des produits qui répondent aux exigences de leurs utilisateurs finaux et respectent toutes les normes de sécurité requises.

Nos services GMP sont basés sur nos solutions matérielles et logicielles. La sécurité des produits est étayée par une documentation sur la conformité des produits et la conformité des matériaux utilisés comme pièces en contact avec le fluide.

Le contrôle de la qualité est assuré par l’installation et la qualification opérationnelle, ainsi que la vérification des performances. De plus, un test d’acceptation en usine (FAT) et un test d’acceptation latéral (SAT) sont des services GMP standard.

Nous accordons également une grande importance à la formation personnelle, y compris les packages de formation logicielle, matérielle, de maintenance et de service.

Installation et test d’un Skid IJM pour l’encapsulation d’API dans des nanoparticules lipidiques

Quels sont certains des nouveaux défis auxquels l’industrie pharmaceutique est confrontée à la suite de la crise du COVID-19, et comment KNAUER aidera-t-il à les relever ?

De la crise du COVID-19, nous avons appris à être ouverts aux nouvelles technologies et que, pour nous, être rapide et flexible sont les clés du succès.

Dans une perspective plus large, il est possible que la crise des coronavirus ait accéléré un grand changement dans le paysage des vaccins – une migration vers des vaccins à base d’ARNm semble être à l’horizon.

Les vaccins à ARNm ont l’avantage unique de pouvoir être modifiés rapidement en réponse à des mutations virales, et cet avantage pourrait les voir commencer à dominer le domaine dans les années à venir.

La technologie de l’ARNm encapsulé par LNP ne s’arrête pas là non plus – nous nous attendons à ce que la technologie soit utilisée en thérapie génique, tandis que les LNP, en général, peuvent être utilisés pour la livraison d’autres API fragiles. Nous sommes au début d’une nouvelle ère en médecine et nous sommes fiers d’être à l’avant-garde.

Nous sommes ravis de faire partie de cette révolution et sommes impatients de contribuer à cette révolution médicale avec nos solutions sur mesure pour le traitement et la production pharmaceutiques.

Comment KNAUER entend-il travailler aux côtés des consommateurs dans un monde post-COVID ?

Nous avons l’intention de travailler aux côtés des consommateurs comme nous le faisions auparavant. Pour nous, une collaboration étroite avec nos clients est la clé du développement de produits et de systèmes dont nos clients sont vraiment satisfaits.

Nous avons une équipe dédiée d’experts de la construction de matériel aux experts en qualité disponibles tout au long du processus de conception complet, et ces experts sont à votre disposition pour soutenir nos clients avec l’expertise dont ils ont besoin pour trouver la meilleure solution à leurs défis.

À propos du Dr Paul Pietsch

Le Dr Paul Pietsch a étudié la technologie alimentaire à l’Université des sciences appliquées d’Anhalt avant de terminer un doctorat en chimie. à l’Université technique de Berlin. Après avoir terminé son doctorat, le Dr Pietsch a rejoint l’équipe de KNAUER en tant que chef de produit pour leurs systèmes de chromatographie en continu. Après 3 ans et demi à ce poste, il est devenu le responsable des solutions d’ingénierie pour l’ensemble de l’entreprise.

À propos de KNAUER Wissenschaftliche Geräte GmbH

KNAUER Wissenschaftliche Geräte GmbH est une entreprise de taille moyenne qui développe, fabrique et distribue des instruments de laboratoire dans le monde entier depuis 1962.

Avec plus de 130 employés, Knauer est l’un des fabricants bien établis d’instruments HPLC, de systèmes SMB et d’osmomètres. Le portefeuille de produits comprend des solutions HPLC extrêmement compactes, des systèmes UHPLC pour l’analyse à haute résolution, des instruments HPLC préparatifs, des équipements LC de processus pour la purification de substances à l’échelle du kilogramme, des échantillonneurs automatiques, des thermostats de colonne, des dégazeurs, des détecteurs, des pompes doseuses, des mélangeurs d’éluant, des débitmètres, Colonnes LC, accessoires et pièces détachées, entre autres.

La source du succès de Knauer réside dans ses nombreuses premières mondiales qui ont remporté plus de 20 prix d’innovation.

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