Cytiva首席技术官Beate Mueller-Tiemann博士指出，在过去几十年中，依赖人类决策的无传感器汽车已经演变为按需到达的自动驾驶出租车。作为全球合同开发与生产组织(CDMO)Cytiva的首席技术官，Mueller-Tiemann博士将这些自动驾驶汽车类比为生物制造行业的数字化进程，这一进程最近已达到一个被称为"生物工艺5.0"的新时代。这一最新一代整合了先进的数字技术、自动化和可持续发展原则，以简化生物制品（如药物、疫苗和酶）的生产。
"制药公司喜欢使用'智能制造'这一术语，其中运营不仅依靠偶然发现和勤奋工作，还依靠数据驱动的洞察和自适应过程控制，"Mueller-Tiemann在与《基因工程与生物技术新闻》(GEN)的访谈中解释道。
5.0的支柱
生物工艺5.0的标志包括整合人工智能(AI)工具，实时优化和控制生物工艺参数，以支持提高质量和标准化。例如，模拟过程的虚拟复制品，即所谓的"数字孪生"，可以在最小化对实际生产运行风险的同时测试各种场景，从而提高工艺一致性，减少错误，并加快临床应用速度。
德国达姆施塔特默克集团(Merck KGaA)生命科学业务工艺解决方案负责人Sebastián Arana对GEN表示："成功的生物工艺流程将保持专注的方法，其中上游和下游工作以产量、稳健性和可重复性为重点进行连接。"他强调，应在每个阶段利用数据以实现更快的决策和更少的批次失败。
Arana还指出，可持续发展目标仍然是生物工艺5.0的前沿，使用可再生能源是减少生物工艺生产足迹的最具影响力的举措之一。MilliporeSigma是德国达姆施塔特默克集团在美国和加拿大的生命科学业务。该公司目前使用78%的可再生电力，并计划在2026年第一季度将这一比例提高到90%以上。
"下一章是转向专注于减少个别产品的足迹并提高生物工艺的强化程度，"Arana解释道。与这一目标一致，MilliporeSigma正在将"可持续发展设计"计划引入公司的研发管道。该计划开发环保和一次性产品。
KBI制药公司首席科学官Sigma Mostafa博士强调了生物工艺5.0中以人为本的自动化的整合，其中数字工具设计为与人类协作以增强制造能力。她表示，重点仍然是科学家与软件合作，而不是机器取代人类。
"你可以提出最好的自动化或机器学习解决方案，但它可能没有考虑到新的可持续性解决方案或行业和市场的变化方式。5.0带来了这种整体视角，"Mostafa说。她将粒子表征列为一个在人类决策和数字工具之间保持平衡的示例流程。
虽然机器学习模型可以提高对药物配方中物理和化学性质的全面分析的精确度，但有效评估药物的安全性、有效性、稳定性和可制造性需要活生生的科学家利用文献中的现有知识来帮助解释模型结果。
扩大个性化疗法规模
Mueller-Tiemann将自体癌症细胞治疗的CAR-T制造视为自主系统需求的一个主要例子。具体而言，随着许多CAR-T疗法转向患者群体更大的自身免疫疾病，制造商和技术提供商将需要开发能够扩展到更大范围的解决方案。
与这一目标一致，Cytiva在一月份宣布了一项合作伙伴关系，将公司的制造技术与专注于细胞治疗的制造公司Cellular Origins的机器人平台相结合，以实现面向更大人群的细胞和基因疗法的生产。
最近，婴儿KJ成为首位接受定制基因编辑疗法治疗其严重代谢障碍的患者，这一故事也为扩大个性化疗法规模带来了新的希望。
KJ被诊断患有严重的氨甲酰磷酸合成酶1(CPS1)缺乏症，这是一种经常致命的尿素循环障碍，在婴儿早期死亡率估计为50%。鉴于这些紧迫的时间表，美国食品药品监督管理局(FDA)授予了Danaher旗下公司Aldevron和Integrated DNA Technologies制造的实验性定制碱基编辑疗法加速批准。
据宾夕法尼亚大学Perelman医学院转化研究教授、监督KJ病例的主要医生之一Kiran Musunuru医学博士介绍，该疗法的成本"并不像你想象的那么昂贵"。虽然基因编辑疗法的传统审批途径需要多年的严格研究来证明安全性和有效性，但为应对KJ紧急健康状况的快速时间表，与标准药物开发相比显著降低了成本。然而，生物工艺行业仍在努力建立一个可重复的可扩展蓝图，以支持KJ治疗之外的类似病例。
在反思单个患者病例的更广泛影响时，美国食品药品监督管理局(FDA)生物制品评价与研究中心(CBER)前主任Peter Marks医学博士敦促监管方法利用从产品到产品重复使用的信息，同时允许所需的定制，例如在CRISPR构建体情况下的引导RNA。
Marks在今年早些时候在《新英格兰医学杂志》(The New England Journal of Medicine)的一篇社论中写道："促进这一过程可以将N-of-1疗法转变为N-of-many疗法，从而为这些罕见疾病的治疗产品带来商业可行性——这一发展最终将使许多医疗需求未得到满足的人受益。"
复杂分子
生物分子的复杂性从近半个世纪前单克隆抗体的出现以来已经大大发展。例如抗体药物偶联物(ADC)类药物，这类癌症疗法结合了抗体的靶向能力和细胞毒性药物的杀细胞能力，需要额外的监管和制造考虑，这可能会减缓采用。尽管存在采用挑战，Mueller-Tiemann强调，进化的疗法将会成熟并长期存在。
"像ADC这样的复杂新生物制品，现在意味着我们需要既懂生物制品又懂化学的科学家，因为您必须能够偶联、纯化和分析这些材料以获得正确的产品，"Mueller-Tiemann解释道。
与这一趋势一致，Enhertu是一种基于ADC的重磅药物，于2019年12月首次获得FDA批准用于治疗不可切除或转移性HER2阳性乳腺癌的成年患者，2022年全球销售额超过16亿美元。
在Millipore Sigma，由于与Simtra Biopharma Solutions建立了抗体药物偶联物原料药和制剂生产服务联盟，ADC的制造已经取得进展。今年6月宣布的这一合作伙伴关系为寻求ADC和生物偶联、连接子/载荷制造、药物制剂配方开发和灌装完成能力的生物制药公司创造了交钥匙解决方案。
德国达姆施塔特默克集团生命科学业务生命科学服务负责人Benjamin Hein对GEN表示："连接生物偶联和灌装完成步骤将为我们的客户增加价值，满足他们雄心勃勃的时间表，并让最广泛的患者以最快和最安全的方式受益。"
总的来说，Mostafa强调，生物工艺5.0并非应用于专注于特定设施或设备的"局部最优"，而是针对更广泛的解决方案。
"我们是否改善了可持续性指标和整体人类体验？是否有人类价值主张的明确定义？当我们能够阐述这些观点并且人们角色演变时，那就是5.0真正开始发挥作用的地方，"Mostafa说。
参考文献
- Marks P. N-of-1疗法开发的进展。《新英格兰医学杂志》. 2025;392:2271-2272
【全文结束】
