Potency assays: analyticalconsiderations from a regulatory

perspectiveSigrid Roosendaal

CASSS December 6th, 2018

Copyright © 2018 Quality RA B.V., LeidenGehele of gedeeltelijke overname, plaatsing op andere sites, verveelvoudiging op welke andere wijze dan ook en/of commercieel gebruik van deze presentatie is niet toegestaan, tenzij hiervoor uitdrukkelijk schriftelijke toestemming is verleend door Quality RA B.V.. Deze informatie mag worden bekeken op een scherm, gedownload worden op een harddisk of geprint worden, mits dit geschied voor persoonlijk, informatief en niet-commercieel gebruik.

DisclaimerThe opinions expressed in this presentation are those of the presenter and do not necessarily represent those of Quality RA B.V.

Copyright © 2018 Quality RA B.V., LeidenGehele of gedeeltelijke overname, plaatsing op andere sites, verveelvoudiging op welke andere wijze dan ook en/of commercieel gebruik van deze presentatie is niet toegestaan, tenzij hiervoor uitdrukkelijk schriftelijke toestemming is verleend door Quality RA B.V.. Deze informatie mag worden bekeken op een scherm, gedownload worden op een harddisk of geprint worden, mits dit geschied voor persoonlijk, informatief en niet-commercieel gebruik.

Aim

• Develop a potency assay that gives meaningfulresults– Potency assay should reflect the mechanism of

action– To be able to compare batch and stability results

• Variation should be acceptable• Assay should be robust

Copyright © 2018 Quality RA B.V., LeidenGehele of gedeeltelijke overname, plaatsing op andere sites, verveelvoudiging op welke andere wijze dan ook en/of commercieel gebruik van deze presentatie is niet toegestaan, tenzij hiervoor uitdrukkelijk schriftelijke toestemming is verleend door Quality RA B.V.. Deze informatie mag worden bekeken op een scherm, gedownload worden op een harddisk of geprint worden, mits dit geschied voor persoonlijk, informatief en niet-commercieel gebruik.

Regulatory Background

An assay to determine the biological activity (potency) of the batch is essential

The potency assay should reflect the mechanism of action

In many cases a panel of potency assays is needed It is important to have a potency assay ready ASAP (S.1.3, S.2.6, S.3.1, S.4, S.7) Detailed guidance available for development of

potency assays (especially from FDA)

EMA Guideline on the requirements for quality documentation concerning biological investigational medicinal products in clinical trials (EMA/CHMP/BWP/534898/2008 rev. 1

Copyright © 2018 Quality RA B.V., LeidenGehele of gedeeltelijke overname, plaatsing op andere sites, verveelvoudiging op welke andere wijze dan ook en/of commercieel gebruik van deze presentatie is niet toegestaan, tenzij hiervoor uitdrukkelijk schriftelijke toestemming is verleend door Quality RA B.V.. Deze informatie mag worden bekeken op een scherm, gedownload worden op een harddisk of geprint worden, mits dit geschied voor persoonlijk, informatief en niet-commercieel gebruik.

Examples Mechanism of Action

• Mechanism of action = relevant therapeutic activity or intended biological effect

• Most cases: multiple steps

- Immune response- Protein Expression- Enzyme reaction

etc

Copyright © 2018 Quality RA B.V., LeidenGehele of gedeeltelijke overname, plaatsing op andere sites, verveelvoudiging op welke andere wijze dan ook en/of commercieel gebruik van deze presentatie is niet toegestaan, tenzij hiervoor uitdrukkelijk schriftelijke toestemming is verleend door Quality RA B.V.. Deze informatie mag worden bekeken op een scherm, gedownload worden op een harddisk of geprint worden, mits dit geschied voor persoonlijk, informatief en niet-commercieel gebruik.

From MoA to Potency Assay• Identify the most important biological activities of the product• FDA guidance: For example, a gene therapy vector relies on at least two biological

activities for its potency: the ability to transfer a genetic sequence to a cell; and the biological effect of the expressed genetic sequence.

FDA Potency Tests for Cellular and Gene Therapy Products, 2011Copyright © 2018 Quality RA B.V., LeidenGehele of gedeeltelijke overname, plaatsing op andere sites, verveelvoudiging op welke andere wijze dan ook en/of commercieel gebruik van deze presentatie is niet toegestaan, tenzij hiervoor uitdrukkelijk schriftelijke toestemming is verleend door Quality RA B.V.. Deze informatie mag worden bekeken op een scherm, gedownload worden op een harddisk of geprint worden, mits dit geschied voor persoonlijk, informatief en niet-commercieel gebruik.

Types of Assays

• Biological assays– Quantitative– In-vitro or in-vivo

• Non-biological analytical assays– Surrogate assay– Immunochemical, molecular, biochemical

• Multiple assays– Biological or non-biological

Source: FDA Potency Tests for Cellular and Gene Therapy Products, 2011

Copyright © 2018 Quality RA B.V., LeidenGehele of gedeeltelijke overname, plaatsing op andere sites, verveelvoudiging op welke andere wijze dan ook en/of commercieel gebruik van deze presentatie is niet toegestaan, tenzij hiervoor uitdrukkelijk schriftelijke toestemming is verleend door Quality RA B.V.. Deze informatie mag worden bekeken op een scherm, gedownload worden op een harddisk of geprint worden, mits dit geschied voor persoonlijk, informatief en niet-commercieel gebruik.

Potency Assay

Copyright © 2018 Quality RA B.V., LeidenGehele of gedeeltelijke overname, plaatsing op andere sites, verveelvoudiging op welke andere wijze dan ook en/of commercieel gebruik van deze presentatie is niet toegestaan, tenzij hiervoor uitdrukkelijk schriftelijke toestemming is verleend door Quality RA B.V.. Deze informatie mag worden bekeken op een scherm, gedownload worden op een harddisk of geprint worden, mits dit geschied voor persoonlijk, informatief en niet-commercieel gebruik.

Potency Assay

In general, potency assays have: A large number of steps High variation, both in read-out (e.g. ELISA, QPCR) and due to

complexity of procedure

Copyright © 2018 Quality RA B.V., LeidenGehele of gedeeltelijke overname, plaatsing op andere sites, verveelvoudiging op welke andere wijze dan ook en/of commercieel gebruik van deze presentatie is niet toegestaan, tenzij hiervoor uitdrukkelijk schriftelijke toestemming is verleend door Quality RA B.V.. Deze informatie mag worden bekeken op een scherm, gedownload worden op een harddisk of geprint worden, mits dit geschied voor persoonlijk, informatief en niet-commercieel gebruik.

What is an analytical procedure?

Kovacs et al., Pharmacopeial Forum, 2016

Calculations Reportable result

Copyright © 2018 Quality RA B.V., LeidenGehele of gedeeltelijke overname, plaatsing op andere sites, verveelvoudiging op welke andere wijze dan ook en/of commercieel gebruik van deze presentatie is niet toegestaan, tenzij hiervoor uitdrukkelijk schriftelijke toestemming is verleend door Quality RA B.V.. Deze informatie mag worden bekeken op een scherm, gedownload worden op een harddisk of geprint worden, mits dit geschied voor persoonlijk, informatief en niet-commercieel gebruik.

Elements of Analytical Procedures (1)

1. Principle/scope– Analyte, sample (matrix)

2. Apparatus/Equipment– Instrument type, detector, column, kits etc.

3. Operating Parameters– Qualified settings and ranges (temperatures, flow-rate, gradient etc)

4. Reagents/Standards– Grade, source, state, potency, storage conditions etc

5. Sample Preparation– Procedure, number of replicates, stability of solutions

6. Standards Control Solution Preparation– Procedure, stability, calibration etc

From: FDA Guidance on Analytical Procedures and Methods Validation for Drugs and Biologics, 2015

Copyright © 2018 Quality RA B.V., LeidenGehele of gedeeltelijke overname, plaatsing op andere sites, verveelvoudiging op welke andere wijze dan ook en/of commercieel gebruik van deze presentatie is niet toegestaan, tenzij hiervoor uitdrukkelijk schriftelijke toestemming is verleend door Quality RA B.V.. Deze informatie mag worden bekeken op een scherm, gedownload worden op een harddisk of geprint worden, mits dit geschied voor persoonlijk, informatief en niet-commercieel gebruik.

Elements of Analytical Procedures (2)

7. Procedure– Step-by-step

8. System Suitability– Tests and acceptance criteria

9. Calculations– Integration method, mathematical transformation, curve-fitting

etc10.Data Reporting

– Format (units), number of significant figures

From: FDA Guidance on Analytical Procedures and Methods Validation for Drugs and Biologics, 2015

Copyright © 2018 Quality RA B.V., LeidenGehele of gedeeltelijke overname, plaatsing op andere sites, verveelvoudiging op welke andere wijze dan ook en/of commercieel gebruik van deze presentatie is niet toegestaan, tenzij hiervoor uitdrukkelijk schriftelijke toestemming is verleend door Quality RA B.V.. Deze informatie mag worden bekeken op een scherm, gedownload worden op een harddisk of geprint worden, mits dit geschied voor persoonlijk, informatief en niet-commercieel gebruik.

%CV %CV%CV

How does that apply to the potencyassay?

X U/mL%CV Precision is variation

in reportable result

%CV

%CV

Copyright © 2018 Quality RA B.V., LeidenGehele of gedeeltelijke overname, plaatsing op andere sites, verveelvoudiging op welke andere wijze dan ook en/of commercieel gebruik van deze presentatie is niet toegestaan, tenzij hiervoor uitdrukkelijk schriftelijke toestemming is verleend door Quality RA B.V.. Deze informatie mag worden bekeken op een scherm, gedownload worden op een harddisk of geprint worden, mits dit geschied voor persoonlijk, informatief en niet-commercieel gebruik.

Replication Strategy

Reportable result

= average of both

measurements

Copyright © 2018 Quality RA B.V., LeidenGehele of gedeeltelijke overname, plaatsing op andere sites, verveelvoudiging op welke andere wijze dan ook en/of commercieel gebruik van deze presentatie is niet toegestaan, tenzij hiervoor uitdrukkelijk schriftelijke toestemming is verleend door Quality RA B.V.. Deze informatie mag worden bekeken op een scherm, gedownload worden op een harddisk of geprint worden, mits dit geschied voor persoonlijk, informatief en niet-commercieel gebruik.

Variation in read-out

• Use of appropiate standards and controls in each run/plate

• Use of appropiate models (for exampleparallel line), see also USP 1034

Copyright © 2018 Quality RA B.V., LeidenGehele of gedeeltelijke overname, plaatsing op andere sites, verveelvoudiging op welke andere wijze dan ook en/of commercieel gebruik van deze presentatie is niet toegestaan, tenzij hiervoor uitdrukkelijk schriftelijke toestemming is verleend door Quality RA B.V.. Deze informatie mag worden bekeken op een scherm, gedownload worden op een harddisk of geprint worden, mits dit geschied voor persoonlijk, informatief en niet-commercieel gebruik.

Example Assay Set-up

Measurement 2Measurement 1

Reportable result

= average of both

measurements

Copyright © 2018 Quality RA B.V., LeidenGehele of gedeeltelijke overname, plaatsing op andere sites, verveelvoudiging op welke andere wijze dan ook en/of commercieel gebruik van deze presentatie is niet toegestaan, tenzij hiervoor uitdrukkelijk schriftelijke toestemming is verleend door Quality RA B.V.. Deze informatie mag worden bekeken op een scherm, gedownload worden op een harddisk of geprint worden, mits dit geschied voor persoonlijk, informatief en niet-commercieel gebruik.

Potency Assay

In general, potency assays have: A large number of steps High variation, both in read-out (e.g. ELISA, QPCR) and due to

complexity of procedure How to diminish variation:

Knowing the sources of variation Design your assay accordingly:

More replicates Use of standards Proper calculations/statistical analysis

Copyright © 2018 Quality RA B.V., LeidenGehele of gedeeltelijke overname, plaatsing op andere sites, verveelvoudiging op welke andere wijze dan ook en/of commercieel gebruik van deze presentatie is niet toegestaan, tenzij hiervoor uitdrukkelijk schriftelijke toestemming is verleend door Quality RA B.V.. Deze informatie mag worden bekeken op een scherm, gedownload worden op een harddisk of geprint worden, mits dit geschied voor persoonlijk, informatief en niet-commercieel gebruik.

Analytical Life Cycle: Classical approach

Development/Optimalization

Qualification/Validation

Routine Use

Optimalization

Qualification/Validation

Routine Use

Copyright © 2018 Quality RA B.V., LeidenGehele of gedeeltelijke overname, plaatsing op andere sites, verveelvoudiging op welke andere wijze dan ook en/of commercieel gebruik van deze presentatie is niet toegestaan, tenzij hiervoor uitdrukkelijk schriftelijke toestemming is verleend door Quality RA B.V.. Deze informatie mag worden bekeken op een scherm, gedownload worden op een harddisk of geprint worden, mits dit geschied voor persoonlijk, informatief en niet-commercieel gebruik.

Analytical Procedure LifecycleManagement

AnalyticalTarget Profile

Procedure Design

Procedure Performance Qualification

ContinuedProcedure

Performance Verification

Copyright © 2018 Quality RA B.V., LeidenGehele of gedeeltelijke overname, plaatsing op andere sites, verveelvoudiging op welke andere wijze dan ook en/of commercieel gebruik van deze presentatie is niet toegestaan, tenzij hiervoor uitdrukkelijk schriftelijke toestemming is verleend door Quality RA B.V.. Deze informatie mag worden bekeken op een scherm, gedownload worden op een harddisk of geprint worden, mits dit geschied voor persoonlijk, informatief en niet-commercieel gebruik.

Analytical Target Profile

ATP• The sample to be tested• The matrix/components of

the sample• The content range of the

analyte in the sample• What is the permitted error

and the risk for not meeting specifications

Aim Potency• Potency assay should reflect

the mechanism of action• To be able to compare batch

and stability results– Variation should be

acceptable– Assay should be robust

Copyright © 2018 Quality RA B.V., LeidenGehele of gedeeltelijke overname, plaatsing op andere sites, verveelvoudiging op welke andere wijze dan ook en/of commercieel gebruik van deze presentatie is niet toegestaan, tenzij hiervoor uitdrukkelijk schriftelijke toestemming is verleend door Quality RA B.V.. Deze informatie mag worden bekeken op een scherm, gedownload worden op een harddisk of geprint worden, mits dit geschied voor persoonlijk, informatief en niet-commercieel gebruik.

What’s new?

• Analytical Procedure is seen as process withreportable result as output

• Therefore, processlifecycle concepts (ICH Q12), QbD concepts(ICH Q8), risk analysis concepts (ICH Q9) canbe applied

AnalyticalTarget Profile

Procedure Design

Procedure Performance Qualification

ContinuedProcedure

Performance Verification

Copyright © 2018 Quality RA B.V., LeidenGehele of gedeeltelijke overname, plaatsing op andere sites, verveelvoudiging op welke andere wijze dan ook en/of commercieel gebruik van deze presentatie is niet toegestaan, tenzij hiervoor uitdrukkelijk schriftelijke toestemming is verleend door Quality RA B.V.. Deze informatie mag worden bekeken op een scherm, gedownload worden op een harddisk of geprint worden, mits dit geschied voor persoonlijk, informatief en niet-commercieel gebruik.

Analytical Procedure LifecycleManagement

AnalyticalTarget Profile

Procedure Design

Procedure Performance Qualification

ContinuedProcedure

Performance Verification

• More focus on analytical design

• More focus on reportable result

• Create a design spacefor your assay

Copyright © 2018 Quality RA B.V., LeidenGehele of gedeeltelijke overname, plaatsing op andere sites, verveelvoudiging op welke andere wijze dan ook en/of commercieel gebruik van deze presentatie is niet toegestaan, tenzij hiervoor uitdrukkelijk schriftelijke toestemming is verleend door Quality RA B.V.. Deze informatie mag worden bekeken op een scherm, gedownload worden op een harddisk of geprint worden, mits dit geschied voor persoonlijk, informatief en niet-commercieel gebruik.

What about validation?

• The process of demonstrating that the method is suitable for its intended purpose

• Intended purpose: to compare batch results

Copyright © 2018 Quality RA B.V., LeidenGehele of gedeeltelijke overname, plaatsing op andere sites, verveelvoudiging op welke andere wijze dan ook en/of commercieel gebruik van deze presentatie is niet toegestaan, tenzij hiervoor uitdrukkelijk schriftelijke toestemming is verleend door Quality RA B.V.. Deze informatie mag worden bekeken op een scherm, gedownload worden op een harddisk of geprint worden, mits dit geschied voor persoonlijk, informatief en niet-commercieel gebruik.

ICH Q2(R1)

Copyright © 2018 Quality RA B.V., LeidenGehele of gedeeltelijke overname, plaatsing op andere sites, verveelvoudiging op welke andere wijze dan ook en/of commercieel gebruik van deze presentatie is niet toegestaan, tenzij hiervoor uitdrukkelijk schriftelijke toestemming is verleend door Quality RA B.V.. Deze informatie mag worden bekeken op een scherm, gedownload worden op een harddisk of geprint worden, mits dit geschied voor persoonlijk, informatief en niet-commercieel gebruik.

ICH Q2(R1)

Measurement 2Measurement 1

Reportable result

= average of both

measurements

Perform validation based on:- Entire procedure- Reportable result

Copyright © 2018 Quality RA B.V., LeidenGehele of gedeeltelijke overname, plaatsing op andere sites, verveelvoudiging op welke andere wijze dan ook en/of commercieel gebruik van deze presentatie is niet toegestaan, tenzij hiervoor uitdrukkelijk schriftelijke toestemming is verleend door Quality RA B.V.. Deze informatie mag worden bekeken op een scherm, gedownload worden op een harddisk of geprint worden, mits dit geschied voor persoonlijk, informatief en niet-commercieel gebruik.

Variation in batch results

• Batch results also varybecause of variation in production

• Using the wrong %CV can cause a lot of OOS or unexpected results

Jane Weitzl, Misclassification simulator

Copyright © 2018 Quality RA B.V., LeidenGehele of gedeeltelijke overname, plaatsing op andere sites, verveelvoudiging op welke andere wijze dan ook en/of commercieel gebruik van deze presentatie is niet toegestaan, tenzij hiervoor uitdrukkelijk schriftelijke toestemming is verleend door Quality RA B.V.. Deze informatie mag worden bekeken op een scherm, gedownload worden op een harddisk of geprint worden, mits dit geschied voor persoonlijk, informatief en niet-commercieel gebruik.

Parameters applied to reportableresult

ICH Q2(R1)

Accuracy

Accuracy / Precision

Accuracy / Precision

Accuracy

Precision

Copyright © 2018 Quality RA B.V., LeidenGehele of gedeeltelijke overname, plaatsing op andere sites, verveelvoudiging op welke andere wijze dan ook en/of commercieel gebruik van deze presentatie is niet toegestaan, tenzij hiervoor uitdrukkelijk schriftelijke toestemming is verleend door Quality RA B.V.. Deze informatie mag worden bekeken op een scherm, gedownload worden op een harddisk of geprint worden, mits dit geschied voor persoonlijk, informatief en niet-commercieel gebruik.

X U/mLLinearityRangeLODLOQ

Specificity

Robustness

Analytical Procedure LifecycleManagement

Copyright © 2018 Quality RA B.V., LeidenGehele of gedeeltelijke overname, plaatsing op andere sites, verveelvoudiging op welke andere wijze dan ook en/of commercieel gebruik van deze presentatie is niet toegestaan, tenzij hiervoor uitdrukkelijk schriftelijke toestemming is verleend door Quality RA B.V.. Deze informatie mag worden bekeken op een scherm, gedownload worden op een harddisk of geprint worden, mits dit geschied voor persoonlijk, informatief en niet-commercieel gebruik.

Analytical Procedure LifecycleManagement: Proposal

AnalyticalTarget Profile

Procedure Design

Procedure Performance Qualification

ContinuedProcedure

Performance Verification

Linearity, robustness,

specificity, LOD, LOQ, range

AccuracyPrecision

Copyright © 2018 Quality RA B.V., LeidenGehele of gedeeltelijke overname, plaatsing op andere sites, verveelvoudiging op welke andere wijze dan ook en/of commercieel gebruik van deze presentatie is niet toegestaan, tenzij hiervoor uitdrukkelijk schriftelijke toestemming is verleend door Quality RA B.V.. Deze informatie mag worden bekeken op een scherm, gedownload worden op een harddisk of geprint worden, mits dit geschied voor persoonlijk, informatief en niet-commercieel gebruik.

Routine Use

AnalyticalTarget Profile

Procedure Design

Procedure Performance Qualification

ContinuedProcedure

Performance Verification

Development/Optimalization

Qualification/Validation

Routine Use

Copyright © 2018 Quality RA B.V., LeidenGehele of gedeeltelijke overname, plaatsing op andere sites, verveelvoudiging op welke andere wijze dan ook en/of commercieel gebruik van deze presentatie is niet toegestaan, tenzij hiervoor uitdrukkelijk schriftelijke toestemming is verleend door Quality RA B.V.. Deze informatie mag worden bekeken op een scherm, gedownload worden op een harddisk of geprint worden, mits dit geschied voor persoonlijk, informatief en niet-commercieel gebruik.

Routine Use

• Trending of assay• Trending of batch results (annual report)• Change control• Deviations

Copyright © 2018 Quality RA B.V., LeidenGehele of gedeeltelijke overname, plaatsing op andere sites, verveelvoudiging op welke andere wijze dan ook en/of commercieel gebruik van deze presentatie is niet toegestaan, tenzij hiervoor uitdrukkelijk schriftelijke toestemming is verleend door Quality RA B.V.. Deze informatie mag worden bekeken op een scherm, gedownload worden op een harddisk of geprint worden, mits dit geschied voor persoonlijk, informatief en niet-commercieel gebruik.

Conclusions

During development it is important to know the sources of variation for proper assay design

Validation needs to include all steps including calculations to obtain reportable result

Trending of assay is needed to ensure that the assay is in control during routine use

The ECA Laboratory Data Management Guidance about the APLM describes a good holistic approach for assay development, qualification and maintenance

Copyright © 2018 Quality RA B.V., LeidenGehele of gedeeltelijke overname, plaatsing op andere sites, verveelvoudiging op welke andere wijze dan ook en/of commercieel gebruik van deze presentatie is niet toegestaan, tenzij hiervoor uitdrukkelijk schriftelijke toestemming is verleend door Quality RA B.V.. Deze informatie mag worden bekeken op een scherm, gedownload worden op een harddisk of geprint worden, mits dit geschied voor persoonlijk, informatief en niet-commercieel gebruik.

References• EMA Guideline on the requirements for quality documentation

concerning biological investigational medicinal products in clinical trials (EMA/CHMP/BWP/534898/2008 rev. 1

• ICH guidelines: Analytical Validation (Q2(R1)), concepts (ICH Q12), QbD concepts (ICH Q8), risk analysis concepts (ICH Q9)

• ECA Laboratory Data Management Guidance: Analytical Procedure Lifecycle Management

• USP 1034• FDA Guidance on Analytical Procedures and Methods Validation for

Drugs and Biologics, 2015• FDA Potency Tests for Cellular and Gene Therapy Products, 2011• Kovacs et al., Pharmacopeial Forum, 2016

Copyright © 2018 Quality RA B.V., LeidenGehele of gedeeltelijke overname, plaatsing op andere sites, verveelvoudiging op welke andere wijze dan ook en/of commercieel gebruik van deze presentatie is niet toegestaan, tenzij hiervoor uitdrukkelijk schriftelijke toestemming is verleend door Quality RA B.V.. Deze informatie mag worden bekeken op een scherm, gedownload worden op een harddisk of geprint worden, mits dit geschied voor persoonlijk, informatief en niet-commercieel gebruik.