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基因治療產(chǎn)品生產(chǎn)工藝驗(yàn)證方案設(shè)計(jì)演講人CONTENTS基因治療產(chǎn)品生產(chǎn)工藝驗(yàn)證方案設(shè)計(jì)引言:基因治療產(chǎn)品工藝驗(yàn)證的戰(zhàn)略意義與行業(yè)背景基因治療產(chǎn)品工藝驗(yàn)證的法規(guī)框架與行業(yè)共識(shí)基因治療產(chǎn)品工藝驗(yàn)證方案設(shè)計(jì)的核心原則與框架案例分析與行業(yè)實(shí)踐:從“理論”到“落地”的啟示總結(jié)與展望:基因治療工藝驗(yàn)證的核心思想與未來(lái)方向目錄01基因治療產(chǎn)品生產(chǎn)工藝驗(yàn)證方案設(shè)計(jì)02引言:基因治療產(chǎn)品工藝驗(yàn)證的戰(zhàn)略意義與行業(yè)背景引言:基因治療產(chǎn)品工藝驗(yàn)證的戰(zhàn)略意義與行業(yè)背景基因治療作為精準(zhǔn)醫(yī)療的前沿領(lǐng)域,通過(guò)修飾或糾正患者基因缺陷,為遺傳病、腫瘤、感染性疾病等提供了治愈性可能。近年來(lái),CAR-T細(xì)胞療法、AAV基因療法等產(chǎn)品相繼獲批上市,全球基因治療市場(chǎng)規(guī)模以年均超30%的速度增長(zhǎng),展現(xiàn)出巨大的臨床價(jià)值與商業(yè)潛力。然而,基因治療產(chǎn)品具有“高復(fù)雜性、高敏感性、高風(fēng)險(xiǎn)性”的特征——其生產(chǎn)工藝涉及細(xì)胞培養(yǎng)、病毒載體包裝、基因編輯、純化等多環(huán)節(jié),原料(如質(zhì)粒、細(xì)胞、培養(yǎng)基)、設(shè)備(如生物反應(yīng)器、層析系統(tǒng))、工藝參數(shù)(如溫度、pH、MOI)的微小波動(dòng)均可能影響產(chǎn)品安全性(如插入突變、免疫原性)與有效性(如轉(zhuǎn)導(dǎo)效率、表達(dá)持久性)。在此背景下,生產(chǎn)工藝驗(yàn)證(ProcessValidation,PV)成為連接實(shí)驗(yàn)室研發(fā)與商業(yè)化生產(chǎn)的關(guān)鍵橋梁。它不僅是滿(mǎn)足FDA、EMA、NMPA等監(jiān)管機(jī)構(gòu)GMP合規(guī)要求的“必答題”,引言:基因治療產(chǎn)品工藝驗(yàn)證的戰(zhàn)略意義與行業(yè)背景更是保障基因治療產(chǎn)品“質(zhì)量源于設(shè)計(jì)(QbD)、質(zhì)量源于生產(chǎn)”的核心手段。從2018年FDA《GeneTherapyProducts:Chemistry,Manufacturing,andControlsGuidance》強(qiáng)調(diào)工藝驗(yàn)證的“生命周期管理”,到2022年NMPA《基因治療產(chǎn)品非臨床研究與評(píng)價(jià)技術(shù)指導(dǎo)原則》要求“明確工藝參數(shù)與產(chǎn)品質(zhì)量屬性的關(guān)聯(lián)性”,行業(yè)已形成共識(shí):工藝驗(yàn)證不是一次性“驗(yàn)證通過(guò)”的形式主義,而是貫穿產(chǎn)品研發(fā)、商業(yè)化生產(chǎn)、生命周期迭代的全過(guò)程科學(xué)管理體系。作為一名深耕基因治療CDMO(合同研發(fā)生產(chǎn)組織)領(lǐng)域近十年的工藝開(kāi)發(fā)與驗(yàn)證工程師,我曾親歷某CAR-T產(chǎn)品因早期工藝驗(yàn)證不充分,在III期臨床中因T細(xì)胞擴(kuò)增效率波動(dòng)導(dǎo)致療效不均,最終被迫重啟工藝驗(yàn)證的教訓(xùn)。引言:基因治療產(chǎn)品工藝驗(yàn)證的戰(zhàn)略意義與行業(yè)背景這一經(jīng)歷讓我深刻認(rèn)識(shí)到:嚴(yán)謹(jǐn)、科學(xué)的工藝驗(yàn)證方案,是基因治療產(chǎn)品從“實(shí)驗(yàn)室成功”走向“臨床價(jià)值”的“生命線(xiàn)”。本文將結(jié)合行業(yè)實(shí)踐與監(jiān)管要求,從法規(guī)框架、核心原則、關(guān)鍵環(huán)節(jié)到生命周期管理,系統(tǒng)闡述基因治療產(chǎn)品生產(chǎn)工藝驗(yàn)證方案的設(shè)計(jì)邏輯與實(shí)施要點(diǎn)。03基因治療產(chǎn)品工藝驗(yàn)證的法規(guī)框架與行業(yè)共識(shí)基因治療產(chǎn)品工藝驗(yàn)證的法規(guī)框架與行業(yè)共識(shí)基因治療工藝驗(yàn)證的合規(guī)性,需同時(shí)滿(mǎn)足國(guó)際通用GMP標(biāo)準(zhǔn)與區(qū)域特定法規(guī)要求。理解這些框架的底層邏輯,是設(shè)計(jì)科學(xué)驗(yàn)證方案的前提。國(guó)際主要監(jiān)管機(jī)構(gòu)的法規(guī)要求美國(guó)FDA:基于風(fēng)險(xiǎn)的“生命周期”監(jiān)管模式FDA通過(guò)21CFR820(質(zhì)量體系regulation)、9CFRPart113(生物制品生產(chǎn))、以及《GuidanceforIndustry:ProcessValidation:GeneralPrinciplesandPractices》(2011年)明確了工藝驗(yàn)證的“三個(gè)階段”模型:工藝設(shè)計(jì)(ProcessDesign)、工藝確認(rèn)(ProcessQualification,PQ,包括前驗(yàn)證concurrentvalidation和隔離驗(yàn)證isolatedrun)、持續(xù)工藝確認(rèn)(ContinuousProcessVerification,CPV)。針對(duì)基因治療產(chǎn)品,2020年發(fā)布的《ConsiderationsfortheDevelopmentofGeneTherapyProducts》進(jìn)一步強(qiáng)調(diào):需通過(guò)DoE(實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì))確定關(guān)鍵工藝參數(shù)(CPP)與關(guān)鍵質(zhì)量屬性(CQA)的關(guān)聯(lián)性,國(guó)際主要監(jiān)管機(jī)構(gòu)的法規(guī)要求美國(guó)FDA:基于風(fēng)險(xiǎn)的“生命周期”監(jiān)管模式驗(yàn)證方案需涵蓋從“細(xì)胞/載體接收”到“成品放行”的全流程,并對(duì)病毒載體(如慢病毒、AAV)的復(fù)制能力(RCR)、遺傳穩(wěn)定性等特殊風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行重點(diǎn)驗(yàn)證。國(guó)際主要監(jiān)管機(jī)構(gòu)的法規(guī)要求歐盟EMA:強(qiáng)調(diào)“質(zhì)量源于設(shè)計(jì)(QbD)”與風(fēng)險(xiǎn)管理EMA通過(guò)GuidelineonQualityofBiologicalMedicinalProducts(2017)及Annex15(ManufacturingofSterileMedicinalProducts),要求基因治療產(chǎn)品工藝驗(yàn)證需以“QbD”為核心,即通過(guò)前期研究明確工藝設(shè)計(jì)空間(DesignSpace),并在驗(yàn)證中證明工藝在空間內(nèi)的穩(wěn)健性。同時(shí),EMA要求采用“生命周期方法”,在工藝變更(如放大生產(chǎn)、設(shè)備更新)時(shí)進(jìn)行再驗(yàn)證,并通過(guò)“偏差管理”“CAPA(糾正與預(yù)防措施)”體系確保工藝持續(xù)受控。國(guó)際主要監(jiān)管機(jī)構(gòu)的法規(guī)要求中國(guó)NMPA:逐步與國(guó)際接軌的本土化要求NMPA在《藥品生產(chǎn)質(zhì)量管理規(guī)范(2010年修訂)》附錄《細(xì)胞治療產(chǎn)品研究與生產(chǎn)質(zhì)量管理規(guī)范(試行)》(2022年)中,明確要求“企業(yè)應(yīng)當(dāng)對(duì)生產(chǎn)工藝進(jìn)行驗(yàn)證,確保工藝能夠持續(xù)穩(wěn)定地生產(chǎn)出符合預(yù)定用途和注冊(cè)要求的產(chǎn)品”。2023年發(fā)布的《基因治療產(chǎn)品非臨床研究與評(píng)價(jià)技術(shù)指導(dǎo)原則》進(jìn)一步細(xì)化了工藝驗(yàn)證的內(nèi)容,包括“工藝參數(shù)優(yōu)化研究”“驗(yàn)證批次規(guī)模與代表性”“工藝穩(wěn)定性數(shù)據(jù)支持”等,要求企業(yè)在IND申報(bào)階段即提供初步工藝驗(yàn)證方案,在BLA申報(bào)時(shí)提交完整的工藝驗(yàn)證報(bào)告。行業(yè)共識(shí):從“合規(guī)驅(qū)動(dòng)”到“科學(xué)驅(qū)動(dòng)”的轉(zhuǎn)型盡管不同監(jiān)管機(jī)構(gòu)的具體要求存在差異,但行業(yè)已形成三大核心共識(shí):-風(fēng)險(xiǎn)導(dǎo)向:基于產(chǎn)品特性(如整合性載體vs非整合性載體、體內(nèi)給藥vs體外給藥)識(shí)別高風(fēng)險(xiǎn)環(huán)節(jié)(如病毒包裝、細(xì)胞凍存),驗(yàn)證資源向高風(fēng)險(xiǎn)環(huán)節(jié)傾斜;-數(shù)據(jù)完整性:所有驗(yàn)證數(shù)據(jù)需符合ALCOA+原則(可歸因、清晰、同步、原始、準(zhǔn)確、完整、一致、持久、可用),電子數(shù)據(jù)需審計(jì)追蹤(AuditTrail)且不可篡改;-跨職能協(xié)作:工藝驗(yàn)證需工藝開(kāi)發(fā)、質(zhì)量控制(QC)、生產(chǎn)、質(zhì)量保證(QA)等多部門(mén)共同參與,確保方案的科學(xué)性與可執(zhí)行性。04基因治療產(chǎn)品工藝驗(yàn)證方案設(shè)計(jì)的核心原則與框架基因治療產(chǎn)品工藝驗(yàn)證方案設(shè)計(jì)的核心原則與框架基因治療工藝驗(yàn)證方案的設(shè)計(jì),需以“科學(xué)性、風(fēng)險(xiǎn)性、可操作性”為基本原則,構(gòu)建“目標(biāo)明確、范圍清晰、邏輯嚴(yán)密”的框架體系。核心原則科學(xué)性:基于QbD與DoE的工藝?yán)斫夤に囼?yàn)證的前提是“理解工藝”。需通過(guò)前期工藝開(kāi)發(fā)(DoE研究、小試、中試),明確:01-關(guān)鍵質(zhì)量屬性(CQA):直接影響產(chǎn)品安全性、有效性的屬性(如AAV產(chǎn)品的衣殼蛋白純度、基因組滴度、空殼率;CAR-T產(chǎn)品的細(xì)胞活性、轉(zhuǎn)導(dǎo)效率、表型譜系);02-關(guān)鍵工藝參數(shù)(CPP):對(duì)CQA有直接影響的參數(shù)(如細(xì)胞培養(yǎng)的溶氧濃度、病毒生產(chǎn)的MOI、純化的上樣流速);03-工藝設(shè)計(jì)空間:CPP的允許波動(dòng)范圍(如細(xì)胞培養(yǎng)溫度±0.5℃),確保在此范圍內(nèi)工藝穩(wěn)健。04核心原則科學(xué)性:基于QbD與DoE的工藝?yán)斫獍咐涸谀矨AV產(chǎn)品工藝開(kāi)發(fā)中,我們通過(guò)DoE研究了“感染復(fù)數(shù)(MOI)”與“細(xì)胞密度”對(duì)病毒滴度的影響,確定MOI=5-10、細(xì)胞密度=3×10?cells/mL時(shí),病毒滴度(≥1×101?vg/mL)與空殼率(≤20%)同時(shí)滿(mǎn)足CQA要求,此范圍即被納入工藝驗(yàn)證的設(shè)計(jì)空間。核心原則風(fēng)險(xiǎn)性:基于FMEA的風(fēng)險(xiǎn)分級(jí)與控制采用失效模式與效應(yīng)分析(FMEA),對(duì)工藝步驟進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)量化(風(fēng)險(xiǎn)優(yōu)先級(jí)RPN=嚴(yán)重度S×發(fā)生度O×檢測(cè)度D),針對(duì)高風(fēng)險(xiǎn)(RPN≥100)或嚴(yán)重度≥8的環(huán)節(jié),制定額外控制措施。例如:A-高風(fēng)險(xiǎn)環(huán)節(jié):病毒載體的“原液收獲”(可能因剪切力導(dǎo)致病毒顆粒破裂)、“細(xì)胞治療產(chǎn)品的回輸前質(zhì)檢”(無(wú)菌檢測(cè)遺漏可能導(dǎo)致患者感染);B-控制措施:在病毒收獲環(huán)節(jié)增加“在線(xiàn)粒徑監(jiān)測(cè)”,在細(xì)胞質(zhì)檢環(huán)節(jié)采用“全封閉無(wú)菌灌裝系統(tǒng)”并增加“支原體/細(xì)菌復(fù)檢”。C核心原則可操作性:方案需與生產(chǎn)實(shí)際匹配驗(yàn)證方案的設(shè)計(jì)需考慮生產(chǎn)設(shè)備的實(shí)際能力(如生物反應(yīng)器的工作體積)、批次的代表性(商業(yè)化生產(chǎn)規(guī)模與驗(yàn)證批次的縮放比例)、以及人員操作的熟練度。例如,商業(yè)化生產(chǎn)規(guī)模為1000L生物反應(yīng)器時(shí),驗(yàn)證批次不宜小于100L(通常為1/10規(guī)模),以確保工藝參數(shù)在放大后仍能保持一致。方案框架:從“設(shè)計(jì)”到“確認(rèn)”的全流程覆蓋基因治療工藝驗(yàn)證方案通常包含以下核心模塊,需在方案中明確各模塊的具體內(nèi)容與責(zé)任人:|模塊|核心內(nèi)容|輸出文件||------------------|-----------------------------------------------------------------------------|---------------------------------------||1.驗(yàn)證目的與范圍|明確驗(yàn)證的產(chǎn)品名稱(chēng)、規(guī)格、工藝步驟;界定驗(yàn)證的邊界(如從“細(xì)胞復(fù)蘇”到“成品凍存”)|驗(yàn)證計(jì)劃(VP)|方案框架:從“設(shè)計(jì)”到“確認(rèn)”的全流程覆蓋1|2.職責(zé)分工|明確QA、工藝、QC、生產(chǎn)等部門(mén)的職責(zé)(如QA負(fù)責(zé)方案審批,工藝負(fù)責(zé)實(shí)施,QC負(fù)責(zé)檢測(cè))|職責(zé)分配矩陣(RACI)|2|3.CQA與CPP識(shí)別|列出產(chǎn)品的CQA清單、對(duì)應(yīng)的CPP及依據(jù)(如文獻(xiàn)數(shù)據(jù)、前期DoE結(jié)果)|CQA/CPP矩陣表|3|4.驗(yàn)證批次設(shè)計(jì)|確定驗(yàn)證批次數(shù)量(通?!?批)、批次規(guī)模、生產(chǎn)時(shí)間(覆蓋不同批次/設(shè)備/操作者)|批次生產(chǎn)計(jì)劃|4|5.驗(yàn)證方法與接受標(biāo)準(zhǔn)|每一步驟的驗(yàn)證方法(如“細(xì)胞活性采用臺(tái)盼藍(lán)染色法”)、接受標(biāo)準(zhǔn)(如“活性≥90%”)|檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)(SOP)、質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)(SPEC)|方案框架:從“設(shè)計(jì)”到“確認(rèn)”的全流程覆蓋|6.數(shù)據(jù)管理與偏差處理|數(shù)據(jù)采集方式(如自動(dòng)化系統(tǒng)記錄)、偏差處理流程(如偏差發(fā)生時(shí)啟動(dòng)CAPA)|數(shù)據(jù)管理計(jì)劃、偏差處理流程SOP||7.驗(yàn)證報(bào)告要求|明確報(bào)告內(nèi)容(如批生產(chǎn)記錄、檢驗(yàn)數(shù)據(jù)、偏差分析)、審批流程|驗(yàn)證報(bào)告(VR)模板|四、關(guān)鍵工藝參數(shù)(CPP)與關(guān)鍵質(zhì)量屬性(CQA)的識(shí)別與確立CPP與CQA的識(shí)別是工藝驗(yàn)證的“基石”,直接決定了驗(yàn)證方案的科學(xué)性與針對(duì)性。其核心邏輯是:“哪些質(zhì)量指標(biāo)決定產(chǎn)品安全有效?哪些工藝參數(shù)影響這些質(zhì)量指標(biāo)?”CQA的識(shí)別:基于“患者風(fēng)險(xiǎn)”的質(zhì)量屬性分類(lèi)基因治療產(chǎn)品的CQA需結(jié)合“給藥途徑(體內(nèi)/體外)”、“作用機(jī)制(基因替換/編輯/調(diào)控)”、“產(chǎn)品類(lèi)型(病毒載體/細(xì)胞/基因編輯復(fù)合物)”綜合判斷。以下為常見(jiàn)類(lèi)型產(chǎn)品的CQA示例:|產(chǎn)品類(lèi)型|關(guān)鍵質(zhì)量屬性(CQA)|科學(xué)依據(jù)||--------------------|----------------------------------------------------------------------------------------|-----------------------------------------------------------------------------|CQA的識(shí)別:基于“患者風(fēng)險(xiǎn)”的質(zhì)量屬性分類(lèi)|AAV基因治療產(chǎn)品|1.基因組滴度(vg/mL);2.空殼率(≤20%);3.衣殼蛋白純度(HCP≤100ng/mg);4.遺傳穩(wěn)定性(全基因組測(cè)序無(wú)突變)|空殼載體無(wú)治療作用且可能引發(fā)免疫反應(yīng);HCP可能導(dǎo)致患者免疫原性;遺傳穩(wěn)定性影響長(zhǎng)期療效||CAR-T細(xì)胞產(chǎn)品|1.細(xì)胞活性(≥90%);2.CAR表達(dá)陽(yáng)性率(≥30%);3.細(xì)胞擴(kuò)增倍數(shù)(≥100倍);4.無(wú)菌(無(wú)細(xì)菌/真菌/支原體)|活性低或擴(kuò)增不足的細(xì)胞無(wú)法在體內(nèi)存活;CAR陽(yáng)性率直接影響抗腫瘤效果;無(wú)菌是患者安全底線(xiàn)|CQA的識(shí)別:基于“患者風(fēng)險(xiǎn)”的質(zhì)量屬性分類(lèi)|慢病毒基因修飾產(chǎn)品|1.病毒滴度(TU/mL);2.復(fù)制competentvirus(RCR,≤1CFU/10?TU);3.整合位點(diǎn)分析(無(wú)克隆性擴(kuò)張風(fēng)險(xiǎn))|RCR可能導(dǎo)致插入突變;整合位點(diǎn)影響長(zhǎng)期安全性(如激活癌基因)|注:CQA的識(shí)別需參考《ICHQ8(R2)》(藥品研發(fā)質(zhì)量風(fēng)險(xiǎn)管理)、產(chǎn)品相關(guān)指導(dǎo)原則,以及非臨床/臨床研究數(shù)據(jù)。例如,某AAV產(chǎn)品用于血友病治療,需特別關(guān)注“載體基因組拷貝數(shù)/細(xì)胞”(確保肝臟靶向轉(zhuǎn)導(dǎo)效率)與“衣殼血清型”(影響組織嗜性)。CPP的識(shí)別:從“工藝步驟”到“參數(shù)關(guān)聯(lián)”的分層解析CPP的識(shí)別需采用“工藝流程圖+魚(yú)骨圖”分析法,對(duì)每個(gè)工藝步驟拆解參數(shù),并通過(guò)“DoE研究、歷史數(shù)據(jù)、文獻(xiàn)調(diào)研”確定其對(duì)CQA的影響程度。以下為典型工藝步驟的CPP示例:|工藝步驟|潛在參數(shù)|關(guān)聯(lián)的CQA|驗(yàn)證重點(diǎn)||--------------------|---------------------------------------|---------------------------------------|---------------------------------------||細(xì)胞培養(yǎng)(T細(xì)胞)|培養(yǎng)基批次、溶氧濃度(DO)、pH、溫度|細(xì)胞活性、擴(kuò)增倍數(shù)、CAR表達(dá)率|通過(guò)DoE確定DO(30%-60%)與pH(7.2-7.4)的設(shè)計(jì)空間|CPP的識(shí)別:從“工藝步驟”到“參數(shù)關(guān)聯(lián)”的分層解析|病毒載體包裝(AAV)|細(xì)胞密度、MOI、感染后時(shí)間、培養(yǎng)溫度|病毒滴度、空殼率|優(yōu)化MOI(避免過(guò)高導(dǎo)致細(xì)胞毒性)與感染后時(shí)間(48h)||純化(親和層析)|上樣流速、洗脫液pH、平衡液電導(dǎo)率|衣殼蛋白純度、回收率|確定上樣流速≤5柱床體積/小時(shí),避免流速過(guò)快影響結(jié)合效率||成品配制|凍存液成分(如DMSO濃度)、配制溫度|細(xì)胞活性/病毒穩(wěn)定性|控制DMSO濃度≤10%(避免細(xì)胞凍傷),配制溫度2-8℃|關(guān)鍵工具:在CPP識(shí)別中,“過(guò)程分析技術(shù)(PAT)”可實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)關(guān)鍵參數(shù)(如生物反應(yīng)器的DO、pH),減少滯后性檢測(cè)帶來(lái)的風(fēng)險(xiǎn)。例如,某CAR-T產(chǎn)品采用在線(xiàn)代謝分析儀監(jiān)測(cè)乳酸濃度,當(dāng)乳酸>4mmol/L時(shí)自動(dòng)降低攪拌速率,避免細(xì)胞因代謝廢物積累而死亡。CPP的識(shí)別:從“工藝步驟”到“參數(shù)關(guān)聯(lián)”的分層解析(三)CPP與CQA的關(guān)聯(lián)性驗(yàn)證:建立“參數(shù)-質(zhì)量”的科學(xué)證據(jù)識(shí)別CPP與CQA后,需通過(guò)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)證明其關(guān)聯(lián)性,這是驗(yàn)證方案“科學(xué)性”的核心體現(xiàn)。常用方法包括:1.非線(xiàn)性模型擬合:如通過(guò)響應(yīng)面法(RSM)研究“MOI”與“病毒滴度”的關(guān)系,確定“MOI過(guò)低時(shí)滴度隨MOI線(xiàn)性增加,MOI過(guò)高時(shí)因細(xì)胞毒性導(dǎo)致滴度下降”的拐點(diǎn),從而確定MOI的最佳范圍(如5-10)。2.擾動(dòng)實(shí)驗(yàn):在工藝參數(shù)邊界值(如設(shè)計(jì)空間的±10%)進(jìn)行生產(chǎn),觀察CQA變化。例如,將細(xì)胞培養(yǎng)溫度從37℃降至36.5℃,觀察細(xì)胞活性是否仍≥90%。3.相關(guān)性分析:采用Pearson相關(guān)系數(shù)分析“純化上樣流速”與“HCP殘留量”的相關(guān)性,若r>0.8,則該參數(shù)為關(guān)鍵參數(shù),需在驗(yàn)證中嚴(yán)格控制。CPP的識(shí)別:從“工藝步驟”到“參數(shù)關(guān)聯(lián)”的分層解析五、工藝驗(yàn)證方案的具體設(shè)計(jì)要素:從“前驗(yàn)證”到“再驗(yàn)證”的全覆蓋工藝驗(yàn)證不是孤立事件,而是覆蓋“工藝開(kāi)發(fā)-商業(yè)化生產(chǎn)-工藝變更”全生命周期的動(dòng)態(tài)過(guò)程。根據(jù)FDA“三階段模型”與行業(yè)實(shí)踐,方案設(shè)計(jì)需重點(diǎn)包含以下環(huán)節(jié):(一)前驗(yàn)證(Pre-validation):商業(yè)化生產(chǎn)前的“全面體檢”前驗(yàn)證是首次商業(yè)化生產(chǎn)前的關(guān)鍵驗(yàn)證,目的是證明工藝在“設(shè)計(jì)空間內(nèi)”能夠穩(wěn)定生產(chǎn)出符合CQA的產(chǎn)品。通常針對(duì)“新工藝”“新設(shè)備”“重大工藝變更”后進(jìn)行。1.驗(yàn)證批次設(shè)計(jì):-批次數(shù)量:通?!?批,需覆蓋不同批次原料(如不同批次的細(xì)胞、培養(yǎng)基)、不同操作者、不同生產(chǎn)日期,以證明工藝的“穩(wěn)健性”;CPP的識(shí)別:從“工藝步驟”到“參數(shù)關(guān)聯(lián)”的分層解析-批次規(guī)模:中試規(guī)模(如100-1000L),與商業(yè)化生產(chǎn)規(guī)模的縮放比≤1:10,確保放大效應(yīng)可控;-生產(chǎn)條件:需模擬最差條件(如培養(yǎng)基批次邊緣批、參數(shù)設(shè)計(jì)空間邊界值),驗(yàn)證工藝的抗干擾能力。2.驗(yàn)證內(nèi)容與接受標(biāo)準(zhǔn):-中間控制(IPC):對(duì)關(guān)鍵工藝步驟的參數(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控(如細(xì)胞培養(yǎng)的DO、pH偏差≤±5%),確保參數(shù)在設(shè)計(jì)空間內(nèi);-成品放行檢測(cè):按照注冊(cè)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)檢測(cè)CQA(如AAV產(chǎn)品的基因組滴度≥1×101?vg/mL,空殼率≤20%);-穩(wěn)定性研究:對(duì)驗(yàn)證批次樣品進(jìn)行加速穩(wěn)定性(25℃±2℃/60%RH±5%RH)和長(zhǎng)期穩(wěn)定性(-80℃或液氮)研究,初步確定產(chǎn)品有效期。CPP的識(shí)別:從“工藝步驟”到“參數(shù)關(guān)聯(lián)”的分層解析3.偏差處理與CAPA:驗(yàn)證過(guò)程中若出現(xiàn)偏差(如某批次細(xì)胞活性88%,低于接受標(biāo)準(zhǔn)90%),需立即啟動(dòng)偏差調(diào)查,明確根本原因(如凍存復(fù)蘇操作不當(dāng)),并制定CAPA(如修訂SOP,增加操作培訓(xùn)),必要時(shí)增加驗(yàn)證批次(如再生產(chǎn)1批證明CAPA有效)。持續(xù)工藝確認(rèn)(CPV):商業(yè)化生產(chǎn)中的“實(shí)時(shí)監(jiān)控”持續(xù)工藝確認(rèn)是商業(yè)化生產(chǎn)階段的日常監(jiān)控,目的是通過(guò)“實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)收集與分析”,確保工藝持續(xù)受控,及時(shí)發(fā)現(xiàn)“潛在趨勢(shì)偏差”。1.監(jiān)控計(jì)劃設(shè)計(jì):-監(jiān)控頻率:對(duì)高風(fēng)險(xiǎn)CPP(如病毒生產(chǎn)的MOI、細(xì)胞培養(yǎng)的溶氧)進(jìn)行100%實(shí)時(shí)監(jiān)控;對(duì)中等風(fēng)險(xiǎn)參數(shù)(如純化流速)進(jìn)行每批次檢測(cè);對(duì)低風(fēng)險(xiǎn)參數(shù)(如環(huán)境監(jiān)測(cè))進(jìn)行定期抽檢;-監(jiān)控工具:采用PAT技術(shù)(如在線(xiàn)pH傳感器、自動(dòng)滴度檢測(cè)系統(tǒng))實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)采集,結(jié)合MES(制造執(zhí)行系統(tǒng))進(jìn)行數(shù)據(jù)可視化;-統(tǒng)計(jì)方法:采用控制圖(如X-R圖、CUSUM圖)監(jiān)控參數(shù)波動(dòng),若數(shù)據(jù)超出控制限(±3σ)或出現(xiàn)趨勢(shì)(如連續(xù)7點(diǎn)上升),需啟動(dòng)偏差調(diào)查。持續(xù)工藝確認(rèn)(CPV):商業(yè)化生產(chǎn)中的“實(shí)時(shí)監(jiān)控”2.數(shù)據(jù)趨勢(shì)分析:每季度/每年對(duì)CPV數(shù)據(jù)進(jìn)行趨勢(shì)分析,識(shí)別“緩慢漂移”(如某批次HCP殘留量從50ng/mg逐漸升至80ng/mg)。例如,某AAV產(chǎn)品通過(guò)6個(gè)月的CPV數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn),層析柱使用次數(shù)超過(guò)50次后,HCP殘留量顯著增加,因此將柱子更換周期從“50次”修訂為“40次”,并納入工藝規(guī)程。3.年度回顧:每年對(duì)工藝驗(yàn)證數(shù)據(jù)進(jìn)行全面回顧,內(nèi)容包括:驗(yàn)證批次合格率、CPP波動(dòng)范圍、CQA穩(wěn)定性、偏差趨勢(shì)、CAPA有效性等,形成《工藝驗(yàn)證年度報(bào)告》,作為工藝持續(xù)受控的證據(jù),也是監(jiān)管機(jī)構(gòu)檢查的重點(diǎn)文件。(三)再驗(yàn)證(Re-validation):工藝變更后的“重新評(píng)估”再驗(yàn)證是當(dāng)發(fā)生“可能影響產(chǎn)品質(zhì)量的變更”時(shí),對(duì)工藝進(jìn)行的重新驗(yàn)證。變更類(lèi)型包括:持續(xù)工藝確認(rèn)(CPV):商業(yè)化生產(chǎn)中的“實(shí)時(shí)監(jiān)控”1.重大變更:工藝路線(xiàn)變更(如從“貼壁培養(yǎng)”改為“懸浮培養(yǎng)”)、關(guān)鍵設(shè)備更換(如從100L生物反應(yīng)器改為500L)、原料供應(yīng)商變更(如細(xì)胞系從A供應(yīng)商改為B供應(yīng)商);2.中等變更:工藝參數(shù)調(diào)整(如細(xì)胞培養(yǎng)溫度從37℃改為36.5℃)、質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)升級(jí)(如空殼率從20%降至15%);3.微小變更:非關(guān)鍵設(shè)備部件更換(如生物反應(yīng)器攪拌槳密封圈)、文件修訂(如SOP編號(hào)變更)。再驗(yàn)證的深度與范圍取決于變更的“風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)”:-高風(fēng)險(xiǎn)變更:需進(jìn)行“前驗(yàn)證”或“前驗(yàn)證+持續(xù)工藝確認(rèn)”,例如某CAR-T產(chǎn)品將細(xì)胞培養(yǎng)規(guī)模從100L放大至1000L,需進(jìn)行縮放驗(yàn)證,證明細(xì)胞活性、擴(kuò)增倍數(shù)等CQA在放大后仍符合標(biāo)準(zhǔn);持續(xù)工藝確認(rèn)(CPV):商業(yè)化生產(chǎn)中的“實(shí)時(shí)監(jiān)控”-中等風(fēng)險(xiǎn)變更:需進(jìn)行“連續(xù)3批驗(yàn)證”,并分析變更前后數(shù)據(jù)的可比性;-微小變更:可通過(guò)“變更控制評(píng)估”豁免驗(yàn)證,但需提供“變更不影響產(chǎn)品質(zhì)量”的論證(如設(shè)備部件材質(zhì)未變更,僅更換供應(yīng)商)。案例:某基因治療公司將病毒純化的層析介質(zhì)從“A品牌”更換為“B品牌”,通過(guò)DoE研究發(fā)現(xiàn),B品牌介質(zhì)的結(jié)合容量比A品牌高10%,但洗脫峰更寬,可能導(dǎo)致空殼率升高。因此,再驗(yàn)證方案中調(diào)整了“洗脫液pH”(從7.0調(diào)整為7.2)并增加了“空殼率檢測(cè)頻率”(每批次檢測(cè)3次),最終3批驗(yàn)證批次空殼率均≤18%,符合標(biāo)準(zhǔn),確認(rèn)變更可行。持續(xù)工藝確認(rèn)(CPV):商業(yè)化生產(chǎn)中的“實(shí)時(shí)監(jiān)控”六、驗(yàn)證過(guò)程中的數(shù)據(jù)管理與偏差處理:確保“真實(shí)、完整、可追溯”基因治療工藝驗(yàn)證涉及海量數(shù)據(jù)(如生物反應(yīng)器的數(shù)千個(gè)參數(shù)點(diǎn)、QC的色譜圖譜、細(xì)胞計(jì)數(shù)數(shù)據(jù)),數(shù)據(jù)管理的嚴(yán)謹(jǐn)性直接決定驗(yàn)證結(jié)果的有效性。同時(shí),偏差處理是驗(yàn)證過(guò)程中的“風(fēng)險(xiǎn)控制核心”,需遵循“根本原因調(diào)查-風(fēng)險(xiǎn)控制-有效性確認(rèn)”的閉環(huán)管理。數(shù)據(jù)管理:從“紙質(zhì)記錄”到“電子系統(tǒng)”的升級(jí)1.數(shù)據(jù)采集的“ALCOA+”原則:所有驗(yàn)證數(shù)據(jù)需滿(mǎn)足“可歸因(Attributable,明確操作者與時(shí)間)”、“清晰(Legible,不易涂改)”、“同步(Contemporaneous,實(shí)時(shí)記錄)”、“原始(Original,第一手?jǐn)?shù)據(jù))”、“準(zhǔn)確(Accurate,真實(shí)反映結(jié)果)”,并在此基礎(chǔ)上滿(mǎn)足“完整(Complete,無(wú)數(shù)據(jù)缺失)”、“一致(Consistent,數(shù)據(jù)邏輯自洽)”、“持久(Enduring,長(zhǎng)期保存可讀)”、“可用(Available,可隨時(shí)調(diào)取)”。數(shù)據(jù)管理:從“紙質(zhì)記錄”到“電子系統(tǒng)”的升級(jí)2.電子系統(tǒng)的驗(yàn)證與審計(jì)追蹤:基因治療企業(yè)普遍采用LIMS(實(shí)驗(yàn)室信息管理系統(tǒng))、MES(制造執(zhí)行系統(tǒng))、ELN(電子實(shí)驗(yàn)記錄本)等電子系統(tǒng)管理數(shù)據(jù),這些系統(tǒng)需通過(guò)“計(jì)算機(jī)化系統(tǒng)驗(yàn)證(CSV)”,確保其“功能可靠、數(shù)據(jù)安全”。例如,LIMS系統(tǒng)的審計(jì)追蹤功能需記錄“誰(shuí)、在何時(shí)、修改了什么數(shù)據(jù)”,且修改后保留原始數(shù)據(jù),不可刪除。3.數(shù)據(jù)備份與災(zāi)難恢復(fù):驗(yàn)證數(shù)據(jù)需定期(如每日)備份,并異地存儲(chǔ)(如云端備份+本地服務(wù)器備份)。針對(duì)數(shù)據(jù)丟失風(fēng)險(xiǎn)(如服務(wù)器故障),需制定《數(shù)據(jù)災(zāi)難恢復(fù)預(yù)案》,明確數(shù)據(jù)恢復(fù)流程與責(zé)任人,確保數(shù)據(jù)在48小時(shí)內(nèi)可恢復(fù)。偏差處理:從“被動(dòng)糾偏”到“主動(dòng)預(yù)防”偏差是驗(yàn)證過(guò)程中的“常態(tài)”,但關(guān)鍵在于“如何應(yīng)對(duì)”。根據(jù)《ICHQ10(藥品質(zhì)量體系)》與GMP要求,偏差處理需遵循以下流程:1.偏差識(shí)別與報(bào)告:任何人員在驗(yàn)證過(guò)程中發(fā)現(xiàn)“偏離預(yù)定義標(biāo)準(zhǔn)”(如細(xì)胞活性88%<90%、pH超出7.2-7.4范圍),需立即通過(guò)“偏差管理系統(tǒng)”(如DevMan)報(bào)告,偏差報(bào)告需包含“偏差描述、發(fā)生時(shí)間、影響范圍、初步處理措施”。2.偏差分類(lèi)與評(píng)估:QA根據(jù)偏差的“嚴(yán)重程度”與“影響范圍”進(jìn)行分類(lèi):-重大偏差:直接影響產(chǎn)品質(zhì)量或患者安全(如無(wú)菌檢測(cè)陽(yáng)性、病毒滴度低于標(biāo)準(zhǔn)50%),需立即停止生產(chǎn),啟動(dòng)緊急CAPA;偏差處理:從“被動(dòng)糾偏”到“主動(dòng)預(yù)防”-次要偏差:對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量無(wú)直接影響(如文件記錄填寫(xiě)錯(cuò)誤但數(shù)據(jù)正確),可限期整改;-潛在偏差:尚未發(fā)生但可能發(fā)生的風(fēng)險(xiǎn)(如某設(shè)備校準(zhǔn)過(guò)期但未使用),需加強(qiáng)監(jiān)控。3.根本原因調(diào)查(RCA):針對(duì)重大偏差,需采用“5Why分析法”“魚(yú)骨圖”“故障樹(shù)分析(FTA)”等工具進(jìn)行根本原因調(diào)查。例如,某批次CAR-T細(xì)胞活性偏低,通過(guò)5Why分析發(fā)現(xiàn):-Why1:細(xì)胞活性88%?→復(fù)蘇后24小時(shí)死亡率12%;-Why2:死亡率高?→凍存液中DMSO濃度12%;-Why3:DMSO濃度超標(biāo)?→配制凍存液時(shí)未按SOP使用量筒,而是估加了體積;-Why4:為何估加?→操作人員為趕進(jìn)度,簡(jiǎn)化了操作步驟;偏差處理:從“被動(dòng)糾偏”到“主動(dòng)預(yù)防”在右側(cè)編輯區(qū)輸入內(nèi)容-Why5:為何簡(jiǎn)化?→培訓(xùn)不到位,未意識(shí)到DMSO濃度對(duì)細(xì)胞活性的影響。在右側(cè)編輯區(qū)輸入內(nèi)容最終根本原因?yàn)椤叭藛T培訓(xùn)不足”與“SOP可操作性不強(qiáng)”。根據(jù)根本原因制定CAPA,并明確“責(zé)任人、完成時(shí)間、驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)”。例如:-短期措施:重新培訓(xùn)操作人員,修訂SOP(增加“凍存液配制需雙人復(fù)核”);-長(zhǎng)期措施:引入自動(dòng)化配液系統(tǒng),減少人為誤差。CAPA實(shí)施后,需通過(guò)“再生產(chǎn)1批”或“增加監(jiān)控頻率”確認(rèn)有效性,確保偏差不再發(fā)生。4.CAPA制定與有效性確認(rèn):偏差處理:從“被動(dòng)糾偏”到“主動(dòng)預(yù)防”七、工藝驗(yàn)證的持續(xù)改進(jìn)與生命周期管理:從“靜態(tài)驗(yàn)證”到“動(dòng)態(tài)優(yōu)化”基因治療工藝驗(yàn)證不是“一勞永逸”的終點(diǎn),而是“持續(xù)改進(jìn)”的起點(diǎn)。隨著技術(shù)進(jìn)步、臨床數(shù)據(jù)積累、監(jiān)管要求更新,工藝需不斷優(yōu)化,驗(yàn)證方案也需同步迭代,形成“工藝?yán)斫?驗(yàn)證-改進(jìn)-再驗(yàn)證”的良性循環(huán)?;诠に囆阅艿某掷m(xù)改進(jìn)(PQA)工藝性能確認(rèn)(ProcessPerformanceQualification,PQA)是FDA在2011年工藝驗(yàn)證指南中提出的新概念,強(qiáng)調(diào)通過(guò)“持續(xù)數(shù)據(jù)監(jiān)控”與“統(tǒng)計(jì)分析”,識(shí)別工藝的“改進(jìn)空間”,而非僅滿(mǎn)足“最低標(biāo)準(zhǔn)”。例如:-某AAV產(chǎn)品通過(guò)6個(gè)月的CPV數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn),病毒滴度的平均值為1.5×101?vg/mL,遠(yuǎn)高于注冊(cè)標(biāo)準(zhǔn)(≥1×101?vg/mL),因此可嘗試“降低病毒培養(yǎng)時(shí)間”(從72h縮短至60h),若縮短后滴度仍達(dá)標(biāo),則可提高生產(chǎn)效率、降低成本;-某CAR-T產(chǎn)品通過(guò)年度回顧發(fā)現(xiàn),細(xì)胞擴(kuò)增倍數(shù)的均值為150倍,標(biāo)準(zhǔn)差為10,工藝穩(wěn)定性良好,可嘗試“減少細(xì)胞因子用量”(如IL-2從100IU/mL降至80IU/mL),若擴(kuò)增倍數(shù)仍≥100倍,則可降低原料成本。123工藝變更控制與生命周期管理0504020301工藝變更需遵循“評(píng)估-驗(yàn)證-審批-實(shí)施”的流程,確保變更后的工藝仍能持續(xù)生產(chǎn)出符合質(zhì)量要求的產(chǎn)品。變更控制的核心是“風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估”:-變更前評(píng)估:采用“風(fēng)險(xiǎn)矩陣”分析變更的“風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)”(如更換細(xì)胞供應(yīng)商為高風(fēng)險(xiǎn),調(diào)整培養(yǎng)溫度為中等風(fēng)險(xiǎn));-變更中驗(yàn)證:根據(jù)風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)確定驗(yàn)證范圍(如高風(fēng)險(xiǎn)變更需驗(yàn)證CQA、中間參數(shù)、穩(wěn)定性;中等風(fēng)險(xiǎn)變更僅需驗(yàn)證關(guān)鍵CQA);-變更后審批:由QA、工藝、QC等部門(mén)組成變更控制委員會(huì)(CCB),對(duì)變更的“合理性、有效性、合規(guī)性”進(jìn)行審批,審批通過(guò)后方可實(shí)施;-變更后監(jiān)控:變更后首批3批產(chǎn)品需進(jìn)行“強(qiáng)化檢測(cè)”,并持續(xù)監(jiān)控6個(gè)月,確保無(wú)異常趨勢(shì)。行業(yè)前沿:智能化與數(shù)字化在工藝驗(yàn)證中的應(yīng)用隨著人工智能(AI)、大數(shù)據(jù)、數(shù)字孿生技術(shù)的發(fā)展,基因治療工藝驗(yàn)證正從“經(jīng)驗(yàn)驅(qū)動(dòng)”向“數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)”轉(zhuǎn)型:-AI驅(qū)動(dòng)的參數(shù)優(yōu)化:通過(guò)機(jī)器學(xué)習(xí)算法分析歷史生產(chǎn)數(shù)據(jù),識(shí)別“最優(yōu)工藝參數(shù)組合”。例如,某公司利用AI分析1000批次CAR-T生產(chǎn)數(shù)據(jù),發(fā)現(xiàn)“細(xì)胞密度×MOI×培養(yǎng)時(shí)間”的交互作用對(duì)擴(kuò)增倍數(shù)的影響最大,據(jù)此將工藝參數(shù)從“經(jīng)驗(yàn)值”優(yōu)化為“AI推薦值”,擴(kuò)增倍數(shù)從120倍提升至180倍;-數(shù)字孿生(DigitalTwin):構(gòu)建工藝的虛擬模型,模擬“變更參數(shù)后的工藝表現(xiàn)”。例如,在放大生產(chǎn)前,通過(guò)數(shù)字孿生模擬“1000L生物反應(yīng)器的溶氧分布”,預(yù)測(cè)放大后可能出現(xiàn)“溶氧不均”的風(fēng)險(xiǎn),提前調(diào)整攪拌槳設(shè)計(jì);行業(yè)前沿:智能化與數(shù)字化在工藝驗(yàn)證中的應(yīng)用-區(qū)塊鏈技術(shù):用于驗(yàn)證數(shù)據(jù)的“不可篡改存儲(chǔ)”,確保數(shù)據(jù)真實(shí)可信。例如,某企業(yè)將驗(yàn)證批量的“QC數(shù)據(jù)”“生產(chǎn)參數(shù)”上鏈,監(jiān)管機(jī)構(gòu)可隨時(shí)調(diào)取并驗(yàn)證數(shù)據(jù)原始性,提升申報(bào)效率。05案例分析與行業(yè)實(shí)踐:從“理論”到“落地”的啟示案例分析與行業(yè)實(shí)踐:從“理論”到“落地”的啟示為更直觀地理解基因治療工藝驗(yàn)證方案設(shè)計(jì)的邏輯,以下結(jié)合某CAR-T產(chǎn)品的實(shí)際案例,從“背景-方案設(shè)計(jì)-實(shí)施-結(jié)果”全流程展開(kāi)分析。案例背景:某CD19CAR-T產(chǎn)品的工藝驗(yàn)證-產(chǎn)品信息:自體T細(xì)胞治療,用于復(fù)發(fā)/難治性B細(xì)胞淋巴瘤,給藥途徑為靜脈回輸;01-工藝流程:?jiǎn)尾杉?xì)胞→T細(xì)胞激活(CD3/CD28beads)→CAR病毒轉(zhuǎn)導(dǎo)→擴(kuò)增培養(yǎng)→收獲→清洗→凍存→放行檢測(cè);02-核心CQA:細(xì)胞活性≥90%、CAR陽(yáng)性率≥30%、擴(kuò)增倍數(shù)≥100倍、無(wú)菌(無(wú)細(xì)菌/真菌/支原體)、內(nèi)毒素≤5EU/kg;03-驗(yàn)證目標(biāo):通過(guò)前驗(yàn)證,證明工藝在“100L生物反應(yīng)器”規(guī)模下能穩(wěn)定生產(chǎn)符合CQA的產(chǎn)品,支持BLA申報(bào)。04方案設(shè)計(jì):基于QbD與風(fēng)險(xiǎn)的全面規(guī)劃1.CQA與CPP識(shí)別:-通過(guò)文獻(xiàn)調(diào)研與前期DoE研究,確定“CAR陽(yáng)性率”為關(guān)鍵CQA(直接影響療效),關(guān)聯(lián)CPP為“MOI(3-5)”“轉(zhuǎn)導(dǎo)時(shí)間(24-48h)”“細(xì)胞密度(1×10?-3×10?cells/mL)”;-采用FMEA分析,“病毒轉(zhuǎn)導(dǎo)”步驟的RPN最高(S=9,O=6,D=3,RPN=162),因MOI過(guò)高會(huì)導(dǎo)致細(xì)胞毒性,過(guò)低則CAR陽(yáng)性率不足,因此將其列為“高風(fēng)險(xiǎn)環(huán)節(jié)”,增加“MOI預(yù)實(shí)驗(yàn)”與“轉(zhuǎn)導(dǎo)效率實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)”。方案設(shè)計(jì):基于QbD與風(fēng)險(xiǎn)的全面規(guī)劃2.驗(yàn)證批次設(shè)計(jì):-批次數(shù)量:3批,覆蓋3個(gè)不同單采患者(體現(xiàn)個(gè)體差異);-批次規(guī)模:100L生物反應(yīng)器(中試規(guī)模,與商業(yè)化生產(chǎn)1:1縮放);-最差條件設(shè)計(jì):采用“邊緣批培養(yǎng)基”(供應(yīng)商提供的接近效期批)、“MOI=3”(設(shè)計(jì)空間下限)、“細(xì)胞密度=3×10?cells/mL”(設(shè)計(jì)空間上限)。3.接受標(biāo)準(zhǔn)與監(jiān)控計(jì)劃:-中間控制:轉(zhuǎn)導(dǎo)后24h檢測(cè)CAR表達(dá)率(≥20%),擴(kuò)增72h檢測(cè)細(xì)胞密度(≥1×10?cells/mL);-成品放行:細(xì)胞活性(臺(tái)
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