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培养肉设施的生物安全风险评估步骤

Biosafety Risk Assessment Steps for Cultivated Meat Facilities

David Bell |

生物安全风险评估对于培养肉生产至关重要。 它们有助于识别和管理可能危及产品安全、工人或消费者的危害。与传统肉类不同,培养肉涉及细胞培养和生物反应器操作等过程,这些过程具有独特的风险。

以下是该过程的简要分解:

  • 识别危害:生物(e.g., 细菌、病毒)、化学(e.g., 残留物)和物理(e.g., 异物)。
  • 评估风险:根据可能性和影响对危害进行排序。
  • 设定控制点:为细胞收获和培养基制备等关键阶段定义可测量的安全限值。
  • 持续监测:定期测试、设备检查和员工培训。

目标?防止污染,保持安全,并遵守严格的英国和欧盟法规。工具如流程图、HACCP框架和经过验证的供应商(e.g., Cellbase)简化了危害管理,同时确保合规性。

安全不是一次性任务——它需要持续的监控和改进。本指南提供了实用步骤,帮助设施保持安全和合规。

生物安全风险评估的五个P方法 I 实验室生物风险管理

步骤1:在培养肉生产中发现危害

评估生物安全风险的第一阶段是识别所有可能影响产品安全、工人健康或消费者福祉的危害。这需要对每个生产阶段进行详细检查,从细胞库到最终包装。跳过此步骤或随意对待可能会使关键风险被忽视,即使在先进的控制系统下也是如此。

识别危害的流程图绘制

创建流程图为您的生产工作流程提供了清晰的视觉指南,使识别潜在问题点变得更容易。这涉及到对您设施中的每个阶段、决策和物料转移进行图示。地图上的每个元素都可以揭示可能发生污染的区域。

首先概述主要的生产阶段:细胞分离和储存、生物反应器中的增殖、分化为肌肉和脂肪组织、收获和包装。然后,将这些阶段分解为子过程,如设备清洁、培养基准备、细胞转移和质量测试。即使是看似微小的步骤也应包括在内,以确保没有危害被忽视。

HACCP(危害分析和关键控制点)框架对于此过程特别有用。结构化的方法通常可以发现可能在不太正式的评估中被忽视的风险。

特别注意材料在不同环境或设备之间移动的点。例如,将细胞从种子生物反应器转移到更大的生产容器中会引入多种污染风险,包括来自设备表面、传输管道、人员操作和周围环境的暴露。一个记录良好的流程图成为评估和优先考虑这些风险的宝贵工具。

潜在危害类别

培养肉生产涉及三种主要类型的危害,每种都需要量身定制的识别和管理策略。

生物危害是最紧迫的问题之一。这些包括来自细菌如沙门氏菌单核细胞增生李斯特菌的微生物污染、可能危害细胞系的病毒,以及通过动物衍生材料引入的朊病毒[1][2]。虽然培养肉避免了一些传统风险,如粪便污染,但细胞培养环境中出现了独特的挑战。例如,行业数据显示,大约50%的培养肉公司在细胞收获期间经历过污染,通常是由于设备消毒不充分。令人担忧的是,只有48%的设施对其生产区域进行常规微生物检测[1]

化学危害源于细胞培养中使用的各种物质。生长培养基、抗生素、重组蛋白和清洁剂的残留物可能对最终产品构成风险[2][3]。培养基成分如大豆或小麦中的过敏原也需要考虑。此外,基因改造的细胞系可能产生需要仔细监测的化合物[2]

物理危害涉及在加工过程中可能污染产品的外来物质。例子包括设备碎片、过滤系统中的颗粒、包装材料或衣物纤维[3]。虽然这些看起来不如生物或化学风险严重,但它们仍然可能对消费者造成严重伤害并导致监管问题。

一旦识别出危害,下一步是评估其可能性和潜在影响。这为有效管理风险奠定了基础,特别是在供应链中。

通过验证采购来减少危害

除了内部流程,解决供应链风险对于维护生物安全至关重要。每一件设备、培养基和加工材料都可能带来潜在风险。未经验证的供应商可能会无意中将受污染的物质、不兼容的化学品或劣质设备引入您的生产线。

Cellbase 这样的平台通过提供一个专为培养肉设施量身定制的精选市场来应对这些挑战。它们将生产团队与经过验证的生物反应器、培养基、支架、传感器和细胞系供应商连接起来,以满足培养肉行业的特定需求。每个列表都包括详细的兼容性规格和质量认证,从而降低引入不合适或受污染材料的可能性。

使用经过验证的采购平台可以消除许多常见的隐患。供应商经过严格的质量检查,以确保其产品符合食品生产标准,而不仅仅是研究级要求。全面的文档和可追溯性使得快速识别和解决任何污染问题变得更加容易。

例如,在采购培养基时,一般的实验室供应商可能会提供含有非食品级添加剂或未申报过敏原的产品。相比之下, Cellbase 确保供应商了解培养肉生产的严格要求。同样,像生物反应器和传感器这样的设备必须经过验证以用于食品生产。经过验证的供应商保证这些物品既食品安全,又为培养肉制造的独特需求进行了校准。

危害减少策略 传统采购风险 验证的采购优势
供应商筛选 未知的质量标准 预先验证符合食品生产标准
产品兼容性 一般实验室规格 针对培养肉要求量身定制
可追溯性 有限的批次文件 完整的供应链记录
技术支持 通用实验室指导 针对培养肉的专业知识

步骤2:评估和排序风险

一旦识别出危害,下一步是评估其可能性和潜在影响。这有助于优先处理最紧迫的风险,确保资源被引导到最需要的地方。

可能性和严重性评估

为了评估可能性,需考虑诸如过程频率、灭菌实践、员工协议和环境控制等因素。如前所述,不当的设备灭菌和细胞收获期间的暴露是常见的污染来源。解决这些问题需要详细的过程映射和彻底的员工培训以尽量减少风险[1]

频繁采样和多个收获点可能增加污染的机会。对22家培养肉公司的调查显示,13家公司将过程污染 - 源于设备处理、采样、添加培养成分和收获 - 识别为微生物风险的主要途径[1]

另一方面,严重性衡量每个危害的后果。例如,在细胞收获期间被病原体如单核细胞增生李斯特菌沙门氏菌污染可能导致食源性疾病、昂贵的产品召回以及公司声誉受损。消费者健康、生产规模、运营中断以及终端消费者的脆弱性等因素都在确定严重性中起作用[1][3]

收获和收获后阶段尤其关键。无论是培养肉还是传统肉类,在此之前通常是无菌的,这意味着在这些阶段的任何污染都可能直接影响最终产品[1]

环境监测是这里的关键工具。有趣的是,只有48%的受访培养肉公司对其生产环境进行常规微生物检测,这突显了在主动风险管理方面的差距[1]。保持详细记录——如污染事件日志、微生物检测结果、灭菌过程和环境数据——可以帮助识别随时间变化的趋势和新兴风险。

在评估了可能性和严重性之后,下一步是使用这些数据系统地对风险进行排序。

风险排序框架

一个结构化的风险排序框架确保了一致性,并有助于为资源分配决策提供合理依据。这可以涉及定性或定量的方法。

  • 定性方法依赖于风险矩阵,将可能性和严重性分类为低、中或高等类别。这些对于快速评估和团队之间的有效沟通非常有用。
  • 定量方法为可能性和严重性分配数值。常见的方法包括一个5×5矩阵,其中可能性从1(罕见)到5(几乎确定),严重性从1(可忽略)到5(灾难性)。风险评分通过将这些值相乘来计算。例如,如果在细胞收获期间微生物污染被评为“可能”(4)和“重大”(4),则结果得分为16,强调需要立即关注[2][4]

HACCP(危害分析和关键控制点)方法是一种识别和管理关键风险的有效工具。例如,在对培养汉堡生产过程的理论分析中,HACCP识别出设备灭菌不当和细胞收获期间的暴露为主要风险。通过实施有针对性的措施,如加强消毒协议和员工培训,污染事件显著减少[1].

风险排名不应保持静态。基于新数据或流程变化的定期审查和更新对于保持优先事项与当前条件一致至关重要。这种动态方法确保持续改进,并帮助设施在潜在风险面前保持领先。

符合英国和欧盟的监管标准

在英国和欧盟,对新型食品如培养肉的风险评估必须以科学为基础并进行详细记录。英国食品标准局 (FSA) 和 欧洲食品安全局 (EFSA) 等监管机构要求评估详细解决生物、化学和物理危害[3][5]

准确的风险排名不仅加强了内部安全控制,还确保符合严格的监管要求。全面的文档至关重要 - 它应包括方法论、数据来源、专家意见以及每个风险排名背后的理由。这样的细节水平确保评估符合科学标准,并支持市场批准。

正在努力协调英国和欧盟的风险评估标准,这对在多个地区运营的设施有利。然而,实施中的地方差异可能仍需考虑[3][5]

定期监测和更新是保持合规的关键。随着科学知识的增长或生产方法的演变,必须修订风险评估以维持安全性和监管批准。与通过 Cellbase 等平台的可信供应商合作也有助于合规,因为这些供应商了解培养肉生产的具体需求和监管要求。

参与监管指导、参加行业培训以及与专家网络合作都是设施保持信息更新的有效方式。这些努力不仅有助于达到标准,还可以揭示超越最低要求的风险管理改进方法。

步骤3:设定关键控制点和限值

现在风险已经被优先排序,是时候确定生产过程中可以有效预防、消除或减少生物安全危害的确切阶段了。这些被称为关键控制点,它们是您设施安全框架的核心。

识别关键控制点

关键控制点是在培养肉生产过程中可以通过干预来阻止污染的关键时刻。使用HACCP方法,通过结合更新的污染风险数据来完善您的流程图,以准确识别这些点[1][2].

其中一个点是培养基制备。原材料进入您的设施时,甚至在细胞生长开始之前就可能引入微生物污染物。为减轻这种情况,必须密切监控成分质量、储存条件和制备方法,以从一开始就保持无菌状态[1][2].

另一个关键阶段是生物反应器操作。虽然生物反应器被设计为细胞生长的密封环境,但它们仍然面临设备故障、消毒不足或外部污染等风险。就像传统肉类生产一样,保持无菌状态至关重要,直到生物反应器密封——或者在传统肉类的情况下,动物尸体——被破坏[1]

细胞收获阶段始终是风险最高的阶段。行业调查显示,设备消毒不当和收获过程中的暴露是最常见的污染来源,六家公司将这些问题视为其主要关注点[1]。这一阶段打破了无菌屏障,使细胞暴露于人员、设备和环境因素。

其他潜在的控制点包括人员互动设备更换环境条件,这些都是培养肉生产中常见的污染途径[1]。特别注意高风险阶段,例如细胞收获,在这些阶段多种污染风险重叠,以确定哪些点应优先作为关键控制点。

这些识别出的点将作为设定明确、可测量安全限度的基础。

定义可测量的关键限度

一旦关键控制点被确定,就必须建立具体的、可测量的标准,以区分安全条件和不安全条件。这些限度应有科学证据支持,以确保安全性和符合法规要求[2]

例如,在细胞增殖过程中,生物反应器的温度应保持在37°C ± 0.5°C,以防止微生物生长[2]。同样,无菌标准至关重要。对于最终产品,这可能涉及确保无可检测的沙门氏菌或单核细胞增生李斯特菌,正如英国食品标准局指南所述[1][3]。这些病原体特定的标准可以通过实验室测试常规验证。

另一个重要因素是化学残留阈值,特别是如果生长介质中含有添加剂或加工助剂。这些残留物必须保持在安全限度内,通过精确的测试协议验证[2]

pH水平也起着重要作用。在培养基制备和细胞培养过程中维持特定的pH范围不仅支持细胞生长,还能创造一个不利于有害微生物生长的环境。

避免使用诸如“适当灭菌”之类的模糊术语。相反,使用精确的目标,例如确保设备表面在灭菌后每平方厘米显示零菌落形成单位。这种清晰度有助于操作员准确理解所需的要求。

随着生产规模的扩大,定期审查和验证这些限制。在小规模生产中有效的方法可能需要调整以在更大规模上保持有效。定期评估对于保持生物安全措施的相关性至关重要。

记录控制点和限制

将关键控制点转化为可操作的安全措施需要细致的文档记录。详细记录不仅确保合规性,还支持趋势分析和持续改进[1][2]

电子记录系统在维护记录方面特别有效。这些系统可以自动为条目加上时间戳,以公制单位记录测量值(符合英国和欧盟标准),并创建适合审计的防篡改日志[2]。实时数据记录通过在超出限制时触发即时警报,增加了一层额外的安全性。

可追溯性是另一个必需项。确保记录将每个控制点与特定生产批次链接。这对于调查污染问题或通过监管检查至关重要[2]。包括每批次的测量值、校准数据和环境条件。

当超过关键限值时,详细的纠正措施记录是必不可少的。记录发生了什么,为什么会发生,立即的反应,以及采取的防止未来发生的步骤[1][2]。按生产日期、批号和控制点组织记录,以便在审计或调查期间快速访问。定期备份和受控访问进一步保护这些记录。

员工培训同样重要。所有参与监控关键控制点的人都应该了解不仅要记录什么,还要知道如何正确地记录。班次和人员变动的一致性是保持准确记录的关键。

对于设备和系统,像 Cellbase 这样的供应商可以为您提供符合行业标准的监控工具和数据记录系统。他们的验证列表确保您的系统符合监管要求,同时保持强大的监控能力。

步骤 4:监控、响应和改进

一旦关键控制点建立并记录下来,下一步就是专注于监控这些点,有效应对任何问题,并随着时间的推移完善您的生物安全协议。

控制点的监控程序

监控是将您的理论安全措施转化为可操作的保障措施。它是关于及早发现偏差 - 在它们可能危及产品安全之前。

环境监测是这一过程的基石。然而,只有48%的公司进行常规微生物测试,揭示了在一致的监测实践中存在的重大差距[1]。这突显了该行业可以取得重大进展的一个领域。定期对生产表面和设备进行拭子检测,尤其是在收获和收获后处理等高风险区域,这是至关重要的。收获阶段尤其突出,50%的调查参与者将其识别为过去一年微生物污染的主要来源。[1].

设备校准和验证也需要密切关注。设备消毒不当是微生物污染最常报告的原因之一。[1]。为了解决这个问题,确保消毒过程始终符合所需参数。自动化系统可以通过在生物反应器消毒过程中持续监测温度、压力和时间等关键变量来提供帮助。

过程中的测试增加了另一层保护。 使用PCR检测、PERT检测和免疫检测等技术来检测诸如病毒和病原体等外来因子[2]。此外,测试细胞培养基中是否存在残留物质或在分化或成熟阶段可能出现的有害副产物[2]

监测频率应与每个控制点的风险水平相一致。对于高风险区域,每周或每两周进行环境拭子检测是一个良好的基准,在活跃生产期间或污染事件后应进行更频繁的检查。对于像生物反应器灭菌这样的关键参数,如果可行,持续监测是理想的选择。

Cellbase 这样的工具可以提供符合英国和欧盟标准的经过验证的监测设备和数据记录系统。这些系统确保您收集的数据是可靠且可操作的,形成及时纠正措施的基础。

纠正和预防措施

当偏差发生时,迅速和战略性的行动是防止小问题升级为大问题的关键。您的应对措施应同时关注即时遏制和长期预防。

即时纠正措施是关于遏制。例如,如果在细胞收获过程中检测到微生物污染,应立即隔离受影响的批次,暂停生产,并调查相关设备和人员。详细记录事件,包括时间、受影响的控制点、采取的纠正步骤以及解决问题所需的时间。

根本原因分析对于有效预防至关重要。调查数据显示,污染通常与设备问题、采样错误或收获过程中的程序失误有关[1]。识别根本原因是设备故障、程序缺陷还是人为错误,将指导您的预防措施。

工程控制可以帮助减轻与设备相关的风险。例如,如果发现灭菌问题,请考虑升级灭菌协议、改进生物反应器设计或修改设施布局以最大限度地减少交叉污染风险[1]。这些物理变化为反复出现的问题提供了长期解决方案。

管理控制解决与人员相关的风险。这包括实施更严格的卫生协议并定期提供培训,以确保员工遵循最佳实践。

使用HACCP框架确保对这些纠正和预防措施采取结构化的方法[1]。记录每一个步骤,包括有效性验证,以保持合规性并支持持续改进。

定期审查和安全文化

为了保持系统的有效性和适应性,定期审查是必不可少的。生物安全不仅仅是关于技术系统——它还依赖于培养一种工作场所文化,让每个团队成员都了解他们在维护安全中的角色,并感到有能力应对潜在风险。

系统审查和数据驱动的调整保持您的风险管理计划的相关性。每当生产过程发生变化时,进行正式审查。分析监控数据以发现趋势并解决经常性问题。遵循与初始危害评估相同的结构化方法:审查生产的所有阶段,识别新的或改变的风险,评估当前控制措施,并决定是否需要更新。记录这些评论时要详细注明日期、涉及人员以及所做的任何更改。

可视化数据可以帮助突出趋势,并在定期管理审查期间为决策提供信息。这些会议确保资源被引导到最紧迫的风险上。

建立以安全为中心的文化需要领导层的承诺和明确的沟通。创建报告系统,鼓励员工在没有责备的情况下报告潜在危险。全面的培训计划涵盖无菌技术、设备使用、卫生协议和偏差报告是至关重要的。

根据具体角色量身定制培训,确保生产人员、质量保证团队和管理层接受相关指导。在初始培训后进行定期的复习和能力检查。奖励安全实践和主动识别危险的认可计划可以进一步加强强大的安全文化。

定期的安全会议、事件审查以及关于纠正措施的开放沟通有助于将安全作为贵组织的共同责任。保持详细的培训记录、能力评估和安全沟通记录——这些不仅支持法规合规性,还展示了您对维持高安全标准的承诺。

结论和要点

风险评估过程总结

对培养肉设施进行生物安全风险评估需要一个结构化的、逐步的方法。它始于危害识别,其中使用过程映射来捕捉从细胞系选择到最终包装的所有阶段的潜在风险。接下来,风险评估和排序根据风险的可能性和严重性进行优先排序,遵循符合英国和欧盟法规标准的框架。一旦风险被排序,关键控制点与可测量的限值被建立,将您的分析转化为员工的实际日常操作检查点。最后,持续监测和改进确保您的生物安全系统保持有效和适应性强。这个集成过程不仅解决当前风险,还为您的设施应对新兴挑战做好准备。

基于此风险评估框架,行业正在看到进一步加强生物安全措施的进展。自动化系统现在提供关键参数的实时跟踪,如温度、压力和微生物存在,允许更快速地响应潜在问题。数字采购平台如Cellbase也通过将设施与经过审查的生物反应器、培养基、支架和传感器供应商连接起来,重塑运营,以适应培养肉生产。这确保了获得符合该行业严格要求的材料。

另一个趋势是增强环境监测的兴起。许多设施现在常规使用表面拭子、空气采样和内部设备测试来维持高卫生标准。在监管方面,像英国食品标准局这样的机构正在将其期望与制药级GMP标准对齐,使合规路径更加可预测和透明。

最终建议

为了在培养肉生产中有效管理生物安全,遵循有据可查的系统风险评估过程至关重要。请从这里概述的四步框架开始,但请记住这是一项持续的努力,而不是一次性任务。

利用行业特定的工具和平台来加强您的生物安全策略。例如,Cellbase 通过将您与可靠的供应商连接起来简化采购,降低供应链风险,同时确保符合行业标准。

投资于创建以安全为先的工作场所文化。这包括定期的培训计划,并营造一个员工可以在没有责备恐惧的情况下舒适地报告安全问题的环境。明确的程序和开放的沟通是主动风险管理的关键。

保持对法规变化和行业进步的更新。参与论坛,与监管机构咨询,并审查最新研究,以确保您的设施符合不断发展的标准。保持知情将帮助您预测新的要求并顺利适应。

最后,承诺持续改进。定期分析监测数据,迅速解决任何问题,并根据新发现优化您的程序。这种方法确保您的设施在生物安全管理方面保持领先地位,同时支持行业安全实践的持续发展。

常见问题

与传统肉类生产相比,培养肉生产涉及哪些独特的生物安全风险?

培养肉生产有其自身的一套生物安全挑战,主要是因为它依赖于受控的生物过程。与传统肉类生产不同,这种方法涉及处理活细胞培养物、培养基和生物反应器。这些元素引入了潜在风险,例如微生物污染、细胞系的意外突变或生物危害材料的处理不当。

为了解决这些挑战,设施需要进行详细的生物安全风险评估。这些评估有助于识别可能的危害,评估其可能性和潜在影响,并建立措施以降低风险。这种方法不仅确保了安全的工作环境,还帮助维持产品质量并符合监管标准。

使用像 Cellbase 这样的验证平台如何改善培养肉设施的生物安全?

使用像Cellbase这样的可信采购平台在改善培养肉设施的生物安全方面起着关键作用。这些平台确保获得高质量、专业的材料和设备,将买家与可靠的供应商连接起来。这减少了不合格或不兼容组件进入生产过程的机会,这对于维持安全和受控的环境至关重要。

与众不同的是其专注于培养肉行业的特定需求。它为生物反应器、培养基、支架和其他专业工具等关键项目提供可靠的资源。这种量身定制的支持帮助设施实施强有力的生物安全措施,使识别和有效解决潜在风险变得更加容易。

为什么在培养肉生产中持续监测和改进生物安全措施很重要?

持续监测和定期更新对于维持培养肉生产中的生物安全至关重要。这些做法能够及早发现潜在风险,并有助于确保安全措施随着时间的推移保持有效。通过定期审查和完善协议,设施可以应对新的挑战,例如意外的危险或生产方法的变化。

这种前瞻性的方法不仅保持了培养肉的质量和安全,还保护了工人并将对周围环境的影响降到最低。保持警惕和致力于改进,确保遵守监管要求,同时增强消费者和行业合作伙伴的信心。

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Author David Bell

About the Author

David Bell is the founder of Cultigen Group (parent of Cellbase) and contributing author on all the latest news. With over 25 years in business, founding & exiting several technology startups, he started Cultigen Group in anticipation of the coming regulatory approvals needed for this industry to blossom.

David has been a vegan since 2012 and so finds the space fascinating and fitting to be involved in... "It's exciting to envisage a future in which anyone can eat meat, whilst maintaining the morals around animal cruelty which first shifted my focus all those years ago"