Aplicación del Análisis de Componentes Principales en el proceso de purificación de un biofármaco / Application of Principal Component Analysis in the purification process of a biopharmaceutical

En este trabajo se presenta la aplicación del Análisis de Componentes Principales, mediante el programa THE UNSCRAMBLER versión 8.0, a los datos registrados en un período de 2 años en la etapa de purificación de una planta de producción de Eritropoyetina Humana Recombinante que está basada en varios pasos cromatográficos, de forma similar a los procesos de purificación de proteínas recombinantes que se utilizan como vacunas preventivas o terapéuticas. Se logró reducir dimensionalidad al obtenerse dos componentes principales que explican el 81 por ciento de la varianza de 18 variables originales relacionadas con cuatro pasos cromatográficos. Como resultado se llegó a definir cuáles son las variables que mayor aporte tienen a la variabilidad del proceso en la etapa de purificación, permitiendo extraer información útil para lograr un mayor entendimiento del proceso y enriquecer las estrategias de control en la planta. Dichos resultados corroboraron experiencias prácticas de especialistas de la planta y permitieron dar recomendaciones a considerar en el plan de verificación continuada del proceso como proponer cinco variables como controles de proceso y tener en cuenta que el rendimiento del segundo paso cromatográfico es el más influyente de los rendimientos considerados en la variabilidad(AU)

This paper presents the application of the Principal Component Analysis, using the program THE UNSCRAMBLER version 8.0, to the data recorded during two years in the purification stage of a Recombinant Human Erythropoietin plant that is based on several chromatographic steps, similar to the purification process of recombinant proteins that are used as preventive or therapeutic vaccines. Dimensionality was reduced by obtaining two main components that explain 81 percent of the variance of 18 original variables related to four chromatographic steps. As a result, it was possible to define which variables have the greatest contribution to the variability of the process in the purification stage, allowing to extract useful information to achieve a greater understanding of the process and enrich the control strategies in the plant. These results corroborated practical experiences of plant specialists and allowed for recommendations to be considered in the continuous verification plan of the process, such as proposing three variables as process controls and taking into account that the performance of the second step is the most influential of the performances considered in the variability(AU)

Aplicación del Análisis de Componentes Principales en el proceso de fermentación de un anticuerpo monoclonal / Application of Principal Components Analysis in the fermentation process of a monoclonal antibody

En el Centro de Inmunología Molecular (La Habana, Cuba) se produce un anticuerpo monoclonal terapéutico que ha encontrado una efectiva aplicación en el tratamiento de pacientes aquejados de cáncer de cabeza y cuello. Dada la gran variabilidad que ha tenido la concentración de este anticuerpo en la etapa de fermentación industrial de la planta donde es producido, se hizo necesaria la aplicación de una técnica de análisis multivariante como el Análisis de Componentes Principales, con el fin de reducir la dimensionalidad de los datos y de explicar las principales fuentes de variabilidad del proceso. Para llevar a cabo el Análisis de Componentes Principales mediante el programa THE UNSCRAMBLER se partió de la determinación de los parámetros críticos de la etapa de fermentación a través de un modelo de riesgo basado en matriz de entradas y salidas empleando los datos de la campaña realizada en el año 2014. Como resultado se obtuvo que dos componentes principales logran explicar más del 99 por ciento de la varianza total, y se logró definir cuáles son los parámetros críticos que mayor aporte tienen a la variabilidad del proceso de fermentación. Dichos resultados corroboraron experiencias prácticas de especialistas de la planta y permitieron dar recomendaciones a considerar en el Plan de Verificación Continuada del Proceso, como proponer la inclusión en la estrategia de control del proceso a la temperatura, la velocidad de agitación, el oxígeno disuelto y el tiempo de duración del cultivo(AU)

In the Center of Molecular Immunology (Havana, Cuba) an effective therapeutic monoclonal antibody against head and neck cancer is produced. Given the great variability of the concentration of this antibody in the industrial fermentation stage of the plant, it became necessary to apply a multivariate analysis technique such as the Principal Component Analysis, in order to reduce data dimensionality and to explain the main sources of variability of the process. In order to carry out the Principal Component Analysis through the software THE UNSCRAMBLER, the determination of the critical parameters of the fermentation stage through a risk model based on input and output matrix using data from the campaign of the year 2014 was carried out. As a result, two main components were able to explain more than 99 percent of the total variance, and it was possible to define the critical parameters that have the greatest contribution to the variability of the fermentation process. These results corroborated the practical experiences of specialists of the plant and allowed to give recommendations to consider in the Plan of Continuous Verification of the Process as proposing the inclusion in the strategy of control of the process the variables temperature, the speed of agitation, dissolved oxygen and the culture duration(AU)

Aplicación del Análisis de Componentes Principales en el proceso de fermentación de un anticuerpo monoclonal / Application of Principal Components Analysis in the fermentation process of a monoclonal antibody

En el Centro de Inmunología Molecular (La Habana, Cuba) se produce un anticuerpo monoclonal terapéutico que ha encontrado una efectiva aplicación en el tratamiento de pacientes aquejados de cáncer de cabeza y cuello. Dada la gran variabilidad que ha tenido la concentración de este anticuerpo en la etapa de fermentación industrial de la planta donde es producido, se hizo necesaria la aplicación de una técnica de análisis multivariante como el Análisis de Componentes Principales, con el fin de reducir la dimensionalidad de los datos y de explicar las principales fuentes de variabilidad del proceso. Para llevar a cabo el Análisis de Componentes Principales mediante el programa THE UNSCRAMBLER se partió de la determinación de los parámetros críticos de la etapa de fermentación a través de un modelo de riesgo basado en matriz de entradas y salidas empleando los datos de la campaña realizada en el año 2014. Como resultado se obtuvo que dos componentes principales logran explicar más del 99 por ciento de la varianza total, y se logró definir cuáles son los parámetros críticos que mayor aporte tienen a la variabilidad del proceso de fermentación. Dichos resultados corroboraron experiencias prácticas de especialistas de la planta y permitieron dar recomendaciones a considerar en el Plan de Verificación Continuada del Proceso, como proponer la inclusión en la estrategia de control del proceso a la temperatura, la velocidad de agitación, el oxígeno disuelto y el tiempo de duración del cultivo(AU)

In the Center of Molecular Immunology (Havana, Cuba) an effective therapeutic monoclonal antibody against head and neck cancer is produced. Given the great variability of the concentration of this antibody in the industrial fermentation stage of the plant, it became necessary to apply a multivariate analysis technique such as the Principal Component Analysis, in order to reduce data dimensionality and to explain the main sources of variability of the process. In order to carry out the Principal Component Analysis through the software THE UNSCRAMBLER, the determination of the critical parameters of the fermentation stage through a risk model based on input and output matrix using data from the campaign of the year 2014 was carried out. As a result, two main components were able to explain more than 99 percent of the total variance, and it was possible to define the critical parameters that have the greatest contribution to the variability of the fermentation process. These results corroborated the practical experiences of specialists of the plant and allowed to give recommendations to consider in the Plan of Continuous Verification of the Process as proposing the inclusion in the strategy of control of the process the variables temperature, the speed of agitation, dissolved oxygen and the culture duration(AU)