Von PCR-Tests bis hin zur Impfstoffverteilung - die Ultrakaltlagerung wurde während der Pandemie zu einer alltäglichen Technologie, und ihre Zukunft sieht ebenso spannend aus.
Die Ultratiefkühlung (ULT) hat sich von einem Spezialgerät in den Hinterzimmern von Labors und Biorepositorien zu einem täglichen Gesprächsthema entwickelt. Diese Gefrierschränke, die ihren Inhalt traditionell bei Temperaturen von bis zu -86 °C aufbewahren, wurden während des Auftretens von COVID-19 in vielfältiger Weise genutzt - von der Aufbewahrung der Tests, die uns eine genaue Diagnose des Virus ermöglichten, über das Verständnis der Ausbreitung des Virus bis hin zur Bereitstellung der Infrastruktur für die Lieferkette, die weiterhin die Lieferung von mRNA-Impfstoffen an Millionen von Menschen unterstützt.
Vor der Pandemie war die ULT-Lagerung (und ist es immer noch) eine Hauptstütze im Laborbereich für die Lagerung von injizierbaren Medikamenten und biologischen Proben für die klinische Forschung und Prüfung. Viele injizierbare Behandlungen und Impfstoffe müssen konstant bei ULT-Temperaturen gelagert werden, um ihre Sicherheit und Wirksamkeit aufrechtzuerhalten, wie es von den örtlichen Aufsichtsbehörden vorgeschrieben wird. Darüber hinaus verlangsamt sich die Degeneration biologischer Proben bei -80 °C erheblich, so dass sie über längere Zeiträume hinweg getestet werden können. Auf der Grundlage dieser Fähigkeiten liegt der allgemeine Nutzen einer ULT-Infrastruktur auf der Hand - sie reicht von Langzeitlagern über Transportzentren bis hin zu Apotheken und Krankenhäusern auf der letzten Meile der Verteilung. Der Bedarf war jedoch nie groß genug, um ihn auf globaler Ebene vollständig zu decken - bis zur COVID-19-Pandemie.
Das Aufkommen von ULT im Zusammenhang mit Pandemien
Im Januar 2020 war COVID-19 noch keine Epidemie, und die Möglichkeit, einen wirksamen Impfstoff bereitzustellen, geschweige denn mehrere, war noch kein Thema auf der Weltbühne. Stattdessen lag der unmittelbare Schwerpunkt auf Tests, Diagnosen und der Rückverfolgung von Kontaktpersonen, um die Ausbreitung der Krankheit zu verstehen und zu überlegen, wie man sie am besten eindämmen kann. Rückstände in der Testbearbeitung, die durch die schiere Menge der durchgeführten Tests verursacht wurden, führten zu einer Wartezeit von drei Tagen oder mehr auf die Ergebnisse. Eine Möglichkeit zur Lagerung von Tests, um die Proben aufzubewahren, war für ein genaues Ergebnis unerlässlich. Viele Labore und Biorepositorien, die bereits über eine ULT-Infrastruktur verfügten, schlossen sich mit Krankenhäusern in ihrer Region zusammen, um Testproben zu lagern und zu verarbeiten. Diese Fähigkeit war der Grundstein dafür, dass die Rückstände aufgeholt und genaue COVID-19-Ergebnisse geliefert werden konnten, und zwar nicht nur für die einzelnen Patienten, sondern auch für Forscher und staatliche Stellen, die das wachsende Ausmaß des Virus ermessen wollten.
Chronologisch gesehen trat der Testrückstand, der die ULT-Lagerung von Testproben erforderte, erst auf, nachdem COVID-19 als Pandemie eingestuft worden war. Mit dem Auftauchen von Lockdown-Anordnungen wurden persönliche Arztbesuche gestoppt, klinische Studien wurden auf Eis gelegt, und die vor der Pandemie durchgeführten Forschungsanwendungen von ULT-Gefriergeräten wurden weitgehend zugunsten dieser neuen, wichtigeren Verwendung unterbrochen.
Im Dezember 2020 erteilte die EMA die Zulassung für den mRNA-Impfstoff von Pfizer-BioNTech, und die FDA erteilte eine Notfallzulassung (EUA) für den Impfstoff, kurz darauf folgte die von Moderna. Die Daten deuteten darauf hin, dass diese Impfstoffe äußerst wirksam gegen das Virus sein könnten und den zusätzlichen Vorteil haben, dass keine Virusprobe in den Körper des Empfängers gelangt. Aufgrund der Zerbrechlichkeit der Formel war sich die gesamte Branche jedoch bewusst, dass diese Impfstoffe bei ULT-Temperaturen gelagert werden mussten.
Stabilitätsprüfungen könnten möglicherweise eine Neuformulierung ermöglichen, die eine Lagerung und Verteilung bei wärmeren Temperaturen erlauben würde, aber das könnte viele Monate dauern, und es handelte sich um die ersten mRNA-Impfstoffe ihrer Art. In den Monaten vor der erwarteten EUA der Impfstoffe arbeitete das globale Lieferkettennetz für die pharmazeutische Industrie hart daran, eine durchgängige Infrastruktur für die Herstellung und den Vertrieb zu errichten, in deren Mittelpunkt ULT-Gefrierschränke stehen.
Die nächste Welle der Verwendung von ULT im Zusammenhang mit Pandemien kam, als Impfstoffe schnell hergestellt und in Gefrierfarmen von Logistikdienstleistern wie UPS gelagert wurden. Trockeneis war ebenfalls eine Lösung, wenn auch schwierig zu implementieren, da es eine ausgedehnte Lieferkette, spezielle Schulungen und häufiges Nachfüllen erforderte, um die für die Wirksamkeit und Sicherheit erforderlichen Temperaturen konstant aufrechtzuerhalten. Wenn Impfstoffe für mehrere Stunden außerhalb dieser Temperaturen lagen, mussten sie sofort entsorgt werden. Auch wenn Biorepositorien wieder einsprangen, mussten die lokalen Gesundheitssysteme und Apothekennetze größtenteils ihre eigenen ULT-Infrastrukturen aufbauen, um die Impfstoffe auf der letzten Meile zu lagern, sobald sie in der Verteilung waren. Als die groß angelegte Verteilung begann, stand die nächste große Herausforderung an: die Verteilung und Lagerung auf der letzten Meile.
ULT-Speicher ein Jahr später
Die Strategien für die Verteilung auf der letzten Meile sind weltweit unterschiedlich, stellen aber bis heute die größte Herausforderung für die Lieferung von Impfstoffen dar. In vielen Gebieten, wie z. B. in Puerto Rico, wurden "Hub and Spoke"-Modelle eingeführt, bei denen Impfstoffe unter Verwendung von ULT in einem zentralen Lager gelagert und zu Apotheken, medizinischen Zentren und Impfkliniken transportiert werden können (1).
Heute sind Länder wie das Vereinigte Königreich und die Vereinigten Staaten in der Lage, ihre Infrastruktur schnell in Betrieb zu nehmen, um Gesamtimpfungsraten von 60 Prozent oder mehr zu erreichen. Da sich die Verteilung jedoch von entwickelten Ländern mit stabilen Stromnetzen auf Gebiete der Welt mit weniger zuverlässigen Netzen und weniger entwickeltem Terrain ausgedehnt hat, sind Mobilität und Energieeffizienz zu zunehmend kritischen Fähigkeiten der eingesetzten ULT-Temperatur geworden. Mobile ULT-Gefriergeräte ermöglichen es Logistikanbietern auf der letzten Meile, die ULT-Temperaturen über längere Strecken aufrechtzuerhalten, um Impfstoffe zu den Impfstellen zu liefern, und neuere Gefriergeräte sind in der Lage, mit weniger Energie zu arbeiten und gleichzeitig tolerant gegenüber Stromausfällen zu sein.
Angesichts der anhaltenden Pandemie und der Notwendigkeit von Impfungen ist die Langzeitlagerung in Ländern, in denen Impfstoffe nur zögerlich verabreicht werden, nach wie vor von entscheidender Bedeutung, ebenso wie die Fähigkeit, Impfstoffe schnell und zuverlässig dort einzusetzen, wo sie nachgefragt werden. Auch Auffrischungsimpfungen werden immer wahrscheinlicher, da die Delta-Variante in der ganzen Welt grassiert. Dies wird die gesamte Infrastruktur unter Druck setzen, ebenso schnell zu liefern, wie es bei der ersten Impfkampagne der Fall war.
Über COVID-19 hinaus haben wir begonnen, aktive klinische Studien wieder aufzunehmen. Darüber hinaus haben die durch die Pandemie ungewollt ermöglichten Fernsteuerungsmöglichkeiten zu einer zunehmenden Verbreitung dezentraler klinischer Studien geführt. Aus diesem Wachstum heraus sieht ULT bereits einen neuen Anwendungsfall für mobile und lokale Infrastrukturen, um diese Studien zu ermöglichen, insbesondere da der Schwerpunkt auf neuen Zell- und Gentherapien sowie Präzisionsmedizin immer mehr zunimmt.
Die Zukunft der ULT-Technologie
Die Technologie, die der ULT-Lagerung zugrunde liegt, macht Fortschritte, die sich stark auf die Anwendungsfälle auswirken werden, für die sie in der End-to-End-Lieferkette eingesetzt wird. Die Integration von ULT-Gefriergeräten mit Lieferkettenplattformen über Cloud-Konnektivität wird zunehmend die Grundlage für die Verfolgung von Fläschchen während des gesamten Vertriebs sein, um die Sicherheit, Wirksamkeit und Einhaltung gesetzlicher Vorschriften zu gewährleisten.
Darüber hinaus ermöglicht die Integration von Gefrierschränken mit Informations- und Probenverwaltungssystemen über Konnektivität einen geführten und sogar vollautomatischen Zugang und Abruf von bei ULT gelagerten Therapien und Dosen. So wird sichergestellt, dass die richtigen Proben entnommen und ins Kühllager zurückgebracht werden, bevor ihre Qualität beeinträchtigt wird. Gleichzeitig können diese Daten erfasst und in einem virtuellen Prüfpfad für regulatorische Zwecke aufbewahrt werden. Darüber hinaus liegt der Schwerpunkt zunehmend auf der Datenschutzschicht, die über diesen Funktionen liegt und sicherstellt, dass sensible Informationen nicht in die falschen Hände geraten.
Die Formulierung von Arzneimitteln verbessert sich parallel dazu, um personalisierter und folglich hochwertiger zu werden. Viele dieser Behandlungen beinhalten zunehmend strenge ULT-Temperaturanforderungen für Lagerung und Vertrieb. Es ist absolut unerlässlich, dass Nachverfolgungs- und Handhabungsmöglichkeiten vorhanden sind, um diese Behandlungen aufrechtzuerhalten, und diese Fortschritte in der ULT-Technologie werden diese Aufgabe direkt unterstützen.
Die Zukunft der medizinischen Innovation vorantreiben
Die Lieferung von Impfstoffen in die ganze Welt ist nach wie vor die wichtigste und dringlichste Aufgabe für die globale ULT-Infrastruktur, da immer wieder neue Varianten auftauchen. Sollten in naher Zukunft oder jährlich neue Impfstoffe oder Auffrischungsimpfungen benötigt werden, könnte die Stabilitätsprüfung für jeden neuen Impfstoff die Zeitspanne um Monate verlängern, die wir nicht haben. Wenn die Notwendigkeit von Stabilitätstests vollständig entfällt, kann die Ausbreitung von COVID-19 schneller eingedämmt werden.
Allerdings ist die Dringlichkeit, mit der wir im Zuge der Pandemie Behandlungen auf breiter Ebene benötigen, für einige Patientengruppen keine neue Erfahrung. Diejenigen, die in Gebieten leben, die von lebensbedrohlichen Viren wie Ebola heimgesucht werden, haben seit langem Probleme mit dem Zugang zu Impfstoffen und Behandlungen. Eine flexible ULT-Infrastruktur wird entscheidend dazu beitragen, den Verderb zu verhindern und den Zugang zu diesen Impfstoffen zu verbessern.
Darüber hinaus wird die ULT-Technologie die Grundlage für die klinische Forschung und die skalierte Bereitstellung von Präzisions- und biologischer Medizin für seltene und lebensbedrohliche Krankheiten bilden. Die Abschwächung der Stabilitätstests wird auch den Patienten mit lebensbedrohlichen Krebserkrankungen dienen, die diese Behandlungen am dringendsten benötigen. Und schließlich werden der globale Umfang und die Flexibilität dieser Infrastruktur sicherstellen, dass diese neuen Behandlungen, sobald sie zugelassen sind, für Patienten auf der ganzen Welt zugänglich sind - nicht nur für einige wenige.
Die Umstände der Pandemie haben ein Schlaglicht auf ULT geworfen, das nicht mehr verschwinden wird. Diese Infrastruktur half der Industrie, die Produktions- und Logistikherausforderungen der größten Impfstoffkampagne der Geschichte zu bewältigen. Dieselbe Infrastruktur wird die Bereitschaft zur Lieferung von Auffrischungsimpfstoffen für COVID-19-Varianten sowie von Impfstoffen für zukünftige Pandemien und Epidemien sicherstellen. Sie wird auch die Grundlage für die Lieferkette zur Bereitstellung von Präzisionsarzneimitteln in großem Maßstab bilden. Mit Blick auf die Zukunft wird die Arbeit zum Aufbau dieser Infrastruktur dem Streben nach mehr medizinischer Innovation auf absehbare Zeit ganzheitlich dienen.
Dieser Artikel stammt aus Pharmaceutical Manufacturing and Packing Sourcer Oktober 2021, Seiten 18-20. © Samedan Ltd.
Referenz
