Der adoptive Transfer von T-Zellen, die einen chimären Antigenrezeptor (CAR) exprimieren, hat eine bemerkenswerte Wirksamkeit bei der Behandlung von Patienten mit refraktären B-Zell-Malignomen gezeigt 1,2,3,4,5. Die traditionellen Herstellungsmethoden für CAR-T-Zellen sind jedoch arbeitsintensiv, zeitaufwändig und erfordern hochqualifizierte Techniker, um hochspezialisierte Schritte durchzuführen. Der traditionelle Herstellungsprozess eines autologen CAR-T-Zellprodukts umfasst beispielsweise Dichtegradientenzentrifugation, Elutriation oder magnetische Trennung zur Anreicherung von T-Zellen, Aktivierung und Transduktion mit einem viralen Vektor in einem sterilen Kolben und Expansion in einem Bioreaktor vor der Ernte und Formulierung. In jüngster Zeit sind verschiedene Systeme entstanden, die darauf abzielen, diesen Prozess teilweise zu automatisieren. Zum Beispiel ist der Miltenyi CliniMACS Prodigy (im Folgenden als "Prozessor" bezeichnet) eine automatisierte Zellverarbeitungsvorrichtung, die viele dieser Schritte in automatisierter Weise ausführen kann 6,7,8,9. Eine ausführliche Erörterung traditioneller und automatisierter CAR-T-Fertigungsmethoden wird in einem kürzlich erschienenen Übersichtsartikel10 vorgestellt.
Der Prozessor baut auf der Funktionalität des CliniMACS Plus auf, einem von der US-amerikanischen Food and Drug Administration (FDA) zugelassenen Medizinprodukt für die Verarbeitung von hämatopoetischen Vorläuferzellen. Der Prozessor enthält eine Zellkultivierungseinheit, die das automatische Waschen, Fraktionieren und Kultivieren von Zellen ermöglicht (Abbildung 1). Der T-Zell-Transduktionsprozess (TCT) ist ein voreingestelltes Programm innerhalb des Prozessorgeräts, das die manuelle Herstellung von CAR-T-Zellen weitgehend nachbildet. TCT ermöglicht eine anpassbare Zellverarbeitung über eine grafische Benutzeroberfläche (die "Aktivitätsmatrix", Abbildung 2). Da der Prozessor viele Schritte automatisiert und die Funktionalität mehrerer Geräte in einem Gerät konsolidiert, erfordert er weniger Schulung und spezielle Fähigkeiten zur Fehlerbehebung von Technologen. Da alle Schritte in einem geschlossenen Einweg-Schlauchsatz durchgeführt werden, kann der Prozessor in Einrichtungen mit einer weniger strengen Luftbehandlungsinfrastruktur betrieben werden, als dies für einen offenen Herstellungsprozess akzeptabel wäre. So betreiben wir den Verarbeiter in einer Anlage, die nach ISO-Klasse 8 (vergleichbar mit EU-Klasse C) zertifiziert ist.

Abbildung 1: Herstellung von CAR-T-Zellen mit dem T-Zell-Transduktionssystem. Abgebildet ist der Prozessor mit dem installierten Schlauchset. Das Schlauchset ermöglicht den Anschluss anderer Komponenten wie Beutel mit Verarbeitungspuffer, Nährmedium und lentiviralem Vektor durch steriles Schweißen. Sobald das Leukaphereseprodukt in den Anwendungsbeutel gegeben wurde, kann es mit T-Zell-Auswahlperlen markiert, durch die Separationsspalte geleitet und dann in den Wiederaufnahmebeutel überführt werden. Die ausgewählten Zellen werden dann zur Kultivierung an die Kultivierungseinheit des Instruments geleitet und mit dem Aktivierungsreagenz aktiviert (siehe Materialtabelle). Das Endprodukt wird im Target-Zellbeutel gesammelt. Während des gesamten Prozesses ist es möglich, Proben zur Qualitätskontrolle aseptisch zu entnehmen. Graue Zahlen innerhalb von Kreisen stellen die nummerierten Ventile am Prozessor dar, die den Flüssigkeitsweg durch den Schlauchsatz leiten. Vervielfältigung mit freundlicher Genehmigung von 11. Bitte klicken Sie hier, um eine größere Version dieser Abbildung anzuzeigen.

Abbildung 2: Aktivitätsmatrix. Nach der Auswahl und Aktivierung der T-Zellen ist der Rest des Herstellungsprozesses der CAR-T-Zellen vollständig anpassbar. Aktivitäten können hinzugefügt oder gelöscht und für den entsprechenden Tag und die entsprechende Uhrzeit geplant werden, und das Kulturvolumen nach der Aktivität kann angegeben werden (Volumen). Beispielsweise wurde die Transduktionsaktivität so konfiguriert, dass sie an Tag 1 um 10:00 Uhr beginnt, und das Kulturvolumen am Ende der Aktivität wurde auf 100 ml festgelegt. Die Aktivitätsmatrix kann während des gesamten Kultivierungszeitraums bearbeitet werden. Der Status des Prozesses kann auf dem integrierten Bildschirm des Verarbeitungsgeräts überwacht werden. Bitte klicken Sie hier, um eine größere Version dieser Abbildung anzuzeigen.
Das Ziel dieses Manuskripts ist es, einen detaillierten Überblick über die Herstellung von CAR-T-Zellen mit dem Prozessor zu geben und zusätzlich eine Anleitung zu den In-Prozess- und Produktfreigabetests zu geben, die wahrscheinlich von den Aufsichtsbehörden verlangt werden, um einen Antrag auf Zulassung eines neuen Prüfpräparats (IND) zu genehmigen. Das vorgestellte Protokoll bleibt nahe am empfohlenen Ansatz des Anbieters und ist das zugrunde liegende Protokoll für IND 28617, das derzeit in einer von einem Prüfarzt initiierten klinischen Phase-I/II-Studie evaluiert wird. Diese Studie zielt darauf ab, die Sicherheit und Wirksamkeit der Verwendung dieses Prozessors zur Herstellung humanisierter CD19-gerichteter autologer CAR-T-Zellen für Patienten mit akuter lymphatischer B-Zell-Leukämie (B-ALL) oder lymphoblastischem Lymphom der B-Linie (B-Lly) zu bestimmen [NCT05480449]. Die Studie startete im September 2022 und soll bis zu 89 Patienten im Alter von 0 bis 29 Jahren mit B-ALL oder B-Lly aufnehmen. Wir berichten über einige Herstellungsergebnisse aus dem Versuch im Manuskript.
Wir möchten darauf hinweisen, dass das Manuskript zwar als Protokoll mit zu befolgenden Schritten präsentiert wird, aber als Ausgangspunkt für andere betrachtet werden sollte, um mit der Optimierung ihres eigenen CAR-T-Zellherstellungsprozesses zu beginnen. Eine nicht erschöpfende Liste möglicher Variationen des vorgestellten Protokolls umfasst: Verwendung von frischen anstelle von kryokonservierten T-Zellen als Ausgangsmaterial; Verwendung einer anderen Methode der T-Zell-Anreicherung oder ganz Weglassen; Verwendung verschiedener Medien und Zytokincocktails wie IL7/IL15 anstelle von IL2; Variation der Konzentration des menschlichen AB-Serums oder ganz Weglassen; Zeitpunkt der Transduktion; Verwendung von "Multi-Hit"-Transduktionen; unterschiedliche Rührung, Kulturvolumen und Fütterungsplan; Verwendung verschiedener Methoden des genetischen Transfers, einschließlich der Elektroporation von Nukleinsäuren oder nicht-lentiviralen Vektoren; Verwendung eines anderen endgültigen Formulierungspuffers und/oder Kryoprotektivums; und die Infusion von CAR-T-Zellen frisch anstelle der Kryokonservierung für die Infusion zu einem späteren Zeitpunkt. Diese Schwankungen können einen signifikanten Einfluss auf die zelluläre Zusammensetzung und Wirksamkeit des therapeutischen Arzneimittels haben.
| Gesamter Prozessschritt | Tag des Prozesses | Technische Details |
| Anreicherung von Zellen | Tag 0 | Selektion von CD4+/CD8+ T-Zellen |
| Zellaktivierung | Aussaat und Aktivierung von T-Zellkulturen |
| Zelltransduktion | Tag 1 | Lentivirale Transduktion (100 ml Kulturvolumen) |
| Zellexpansion (gefolgt von der Zellformulierung) | Tag 2 | -- |
| Tag 3 | Culture Wash (1 Zyklus); Shaker aktiviert; Das Kulturvolumen erhöht sich auf 200 ml |
| Tag 4 | -- |
| Tag 5 | Futter (50 ml); Das Kulturvolumen erreicht ein Endvolumen von 250 ml |
| Tag 6 | In-Prozess-Probe; Medienaustausch (-125 mL / +125 mL) |
| Tag 7 | Medienwechsel (-150 mL / +150 mL) oder Ernte |
| Tag 8 | In-Prozess-Probe; Medienwechsel (-150 mL / +150 mL) oder Ernte |
| Tag 9 | Medienaustausch (-180 mL / +180 mL) oder Ernte |
| Tag 10 | In-Prozess-Probe; Medienaustausch (-180 mL / +180 mL) oder Ernte |
| Tag 11 | Medienaustausch (-180 mL / +180 mL) oder Ernte |
| Tag 12 | Medienaustausch (-180 mL / +180 mL) oder Ernte |
| Tag 13 | Ernte |
Tabelle 1: Prozesszeitplan und Übersicht. Diese Tabelle fasst die TCT-Prozessschritte zusammen, die in einer aktuellen klinischen Studie eingesetzt werden [NCT05480449]. Der Prozess beginnt mit der Anreicherung der T-Zellen durch CD4+/CD8+-Selektion, Kulturimpfung und Aktivierung an Tag 0, gefolgt von der Transduktion an Tag 1. Die Zellen ruhen 48 Stunden lang, gefolgt von einer Kulturwäsche, einer Erhöhung des Kulturvolumens auf 200 ml und Rühren mit einem Schüttelmechanismus. Am 6. Tag wird die erste In-Prozess-Probe entnommen. Die Zellentnahme erfolgt, sobald genügend Zellen für mindestens drei volle Dosen CAR-T-Zellen (5 × 10 6 CAR-T-Zellen/kg, wenn der Patient <50 kg wiegt, ansonsten 2,5 × 108 CAR-T-Zellen) und Qualitätskontrolltests (~2 × 106 CAR-T-Zellen) zur Verfügung stehen; oder wenn die Kultur insgesamt 4-5 x 109 Zellen erreicht hat. Abkürzungen: TCT = T-Zell-Transduktion; CAR-T = chimäre Antigenrezeptor-T-Zellen; MACS = magnetisch aktivierte Zellsortierung.