Automatisering/ robotisering av antistoffproduksjon

Vi har som mål å bruke roboter sammen med kunstig intelligens til produksjon av antistoff for å bedre arbeidsforhold, unngå kontaminasjon, og sikre høyest mulig kvalitet av hver produksjonsmengde. Antistoff er store molekyler som produseres naturlig av cellene i vårt immunsystem. Innen helseindustrien brukes antistoff blant annet til medisiner og i vaksiner. Industriell produksjon av antistoff i laboratorier foregår fortsatt i celler, og det er viktig å sørge for at cellene har gode vekst og produksjonsbetingelser. Cellene dyrkes i flasker kalt bioreaktorer. For å produsere godt trenger cellene næringsstoff (medium), riktig temperatur, og riktig mengder O2 og CO2. Cellene må mates og «skiftes på» jevnlig, med «skiftes på» menes det at mediet etter hvert blir fylt med avfallsstoffer og må byttes ut. Flaskene ser ut som rektangulære drikkeflasker, og er delt i to kamre, der antistoff samles i ett kammer og kan høstes ut, og mediet med avfallsstoffer samles i det andre kammeret og kan skiftes og etterfylles. Når betingelsene er tilstrekkelig kontrollert vil cellene produsere gode mengder antistoff. Når man bruker levende celler for å lage antistoff kalles det biologisk produksjon. Biologisk produksjon er en komplisert produksjonsmetode, og krever mye av operatørene som må utføre langvarig repeterende arbeide. For å avlaste våre operatører så vil vi at programvare og roboter skal overta deler av arbeidsoppgavene, som f.eks. mating og skift, høsting av antistoff, og deler av den store mengden målinger og loggføring som er et krav fra myndigheter når man jobber med diagnostikk eller legemidler. Produksjon av antistoff foregår også i renrom, der kravene til hygiene er ekstremt strenge. Vår største kilde til kontaminasjon er faktisk menneskene som oppholder seg inne i renrommet. I tilfeller der det skulle bli nødvendig med store mengder antistoff på kort tid, for eksempel ved akutt behov for vaksiner eller legemidler, så kan roboter jobbe døgnet rundt, hver dag og dermed sørge for å dekke behovet uten å skape ekstreme arbeidsforhold for våre ansatte. Arbeidet i 2021 har hatt følgende fokusområder: Utvikle ny automatisert sensorteknologi Arbeidet med real time sensorer ble videreført for å utvikle målinger av glukosekonsentrasjon i høstinger. Det viste seg at de foreløpige resultatene fra MEDPROT (NFR støttet prosjekt) ikke lot seg reprodusere med prøver fra forskjellige cellelinjer pga. variasjon i andre komponenter i media. Man har derfor bestemt seg for å teste ut andre sensormuligheter. Videre har prosjektet testet ut kamerateknologi for å måle pH-endring i media og turbiditet. I delprosjektet programvare -integrering og datafangst fra prosessen har man etablert de forskjellige arbeidsstasjonene som trengs for å automatisere prosessene med CL1000 flaskene. Videre har man jobbet mye rundt det å utvikle nye prosessdiagrammer da automatiseringen ved hjelp av en robot gir helt nye muligheter og løsninger. I delprosjektet for oppsett av pilotanlegg har man igangsatt eksperimenter for å optimalisere høsteprosessen. Det er utførte eksperiment for å vurdere effekten av å hoppe over sentrifugetrinnet, behov for oppvarming av ytre medium og effekten av et ikke-fuktig miljø. Videre er det laget det første oppsettet for produksjonsrommet hvor prosessen skal foregå (AUTOBOT) for å bestemme størrelsen på robotarmen og plassering av stativer, kjøleskap, stasjoner og analyseutstyr inne i det kontrollerte rommet. Håndteringen av CL1000 flasker er nå planlagt utført ved hjelp av en Universal-Robot. Vi jobber nå videre med designløsninger i samarbeid med flere eksterne aktører.

Produksjon av antistoff-baserte medisiner utføres i dag i renrom, hvor mennesker håndterer produksjonsprosessen. Her utgjør mennesket den største risikofaktoren, både fordi man bringer med seg mulig forurensning, og fordi man kan gjøre manuelle feil. Dette stiller store krav til hygiene, er tidkrevende og gir utfordringer på kvalitet, pris og arbeidsmiljø. Manuelle prosesser kan gi uønsket variasjon i sluttprodukt samtidig som det stilles stadig økende krav til kvalitetskontroll. Vi vil utvikle teknologi som kan benyttes til småskala produksjon i celledyrkningsflasker og i større bioreaktorer. Helt konkret vil vi sette opp et nytt, fullt ut automatisert og robotisert pilotanlegg, for småskala produksjon i celledyrkningsflasker (CL1000). I pilotanlegget med mange parallelle produksjoner vil det være minimalt behov for inngripen av operatører. Prosjektet vil bli utført i samarbeid med partnere som har ekspertise innen prosess-sensorteknologi, automatisering og robotisering, deriblant SINTEF Manufacturing. Prosjektet vil være et strategisk veivalg for bedriften hvor vi vil initiere oppbygging av biofarmasøytisk produksjon i Norge med fremtidsrettede nye metoder. Dette vil gi grunnlag for økt konkurransedyktighet ved salg av biofarmasøytiske produkter og tjenester i et internasjonalt marked, og kan bidra til mange fremtidige arbeidsplasser. Kortfattet har vi som mål å oppnå sikrere og mer effektiv produksjonsprosess og bedre dokumentasjon, redusert sannsynlighet for kontaminering, redusert sannsynlighet for menneskelige feil og forsinkelser i produksjon, forbedret arbeidsmiljø, kostnadsbesparelser og bedre konkurransedyktighet.