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Les cellules souches mésenchymateuses humaines (CSMh) sont un excellent candidat pour des applications cliniques, à la fois en génie tissulaire et en thérapies cellulaires, compte tenu de leur potentiel thérapeutique et de leur potentiel élevé d’auto-renouvellement pour se développer in vitro, qui sont essentiels pour générer des doses cliniquement pertinentes de cellules 1,2,3. Selon ClinicalTrials.gov, plus de 1 000 essais cliniques sont actuellement à l’étude pour diverses affectionspathologiques 4. Compte tenu de l’intérêt croissant pour l’utilisation des CSMh, davantage d’essais cliniques et d’autorisations de mise sur le marché sont imminents dans un avenir proche 5,6. Cependant, la fabrication des CSMh présente de nombreux défis inhérents en termes de variabilité d’un lot à l’autre, d’utilisation de matières premières à haut risque, de préoccupations concernant la contamination due à de nombreux processus ouverts et manuels, car la fabrication implique des opérations à unités multiples, des coûts de main-d’œuvre plus élevés, le coût de la mise à l’échelle ou de la mise à l’échelle, et les obstacles réglementaires 6,7,8,9,10, 11,12. Ces questions demeurent un obstacle important à l’accès actuel et futur aux marchés.
Le développement de solutions de fabrication fermées, modulaires et automatisées et l’utilisation de réactifs auxiliaires à faible risque permettraient de relever ces défis. Cela garantirait également une qualité constante des produits, réduirait la probabilité de défaillances des lots dues à une erreur humaine, réduirait les coûts de main-d’œuvre et améliorerait la normalisation des processus et la conformité réglementaire, par exemple en termes de tenue de registres numériques des lots 8,12,13,14. Pour pouvoir obtenir un dosage cliniquement pertinent de cellules, qu’il s’agisse d’une fabrication autologue ou allogénique, une fabrication rationalisée impliquant une expansion cellulaire en amont et un traitement en aval de manière fermée et automatisée est cruciale.
Pour l’expansion des hMSC en amont, les deux méthodes de fabrication les plus couramment utilisées actuellement sont le scale-out (monocouche 2D) et le scale-up (système de suspension 3D à base de microporteur)15,16,17,18. La méthode la plus traditionnelle et la plus largement adoptée pour l’expansion hMSC est la culture monocouche 2D en raison du faible coût de production et de la facilité de configuration19.
Des flacons multicouches composés de plateaux à surface plane empilés dans un récipient de culture sont couramment utilisés pour augmenter la production de hMSC. Ces systèmes sont généralement livrés dans des récipients de culture de 1 à 40 couches20 et sont manipulés manuellement à l’intérieur des armoires de biosécurité. Les étapes de traitement pendant le passage et la récolte des cellules impliquent la distribution et la décantation manuelles du milieu d’expansion, du réactif de dissociation et du tampon de lavage par pipetage ou inclinaison physique de l’ensemble du récipient. En outre, la manipulation de plusieurs unités est difficile et prend beaucoup de temps en raison de leur taille et de leur poids.
Par la suite, la post-récolte à partir de flacons multicouches, la centrifugation pour l’échange de fluides, le lavage des cellules et la réduction du volume sont des étapes essentielles tout au long du flux de travail de fabricationdes cellules 21. La centrifugation conventionnelle de paillasse est un processus principalement ouvert et manuel qui implique une multitude d’étapes, telles que le transfert de la suspension cellulaire dans des tubes ou des bouteilles coiffés à l’intérieur d’une armoire de biosécurité, la rotation des cellules, l’aspiration manuelle du surnageant, la remise en suspension des cellules avec le tampon et les lavages répétés des cellules. Cela augmente considérablement à la fois le risque de contamination due à l’ouverture et à la fermeture des bouchons et les risques de perte de la pastille cellulaire pendant le processus d’aspiration manuelle / pipetage22. Dans le contexte de la manipulation de systèmes de culture multicouches pour les cellules à base d’adhérents telles que les CSMh, l’opérateur devrait passer par un processus laborieux de navette entre la centrifugeuse et l’armoire de biosécurité à plusieurs reprises et de manipulation simultanée d’une unité lourde. Ces étapes manuelles sont laborieuses, présentent des risques en termes d’erreurs humaines et de contamination, et doivent être effectuées dans un environnement de salle blanche de classe B, ce qui est coûteux23. De plus, le processus de centrifugation manuelle conventionnel n’est pas évolutif et pourrait provoquer un cisaillement cellulaire et un stress; Ainsi, maximiser la récupération cellulaire, la viabilité et l’efficacité de lavage des impuretés résiduelles sont d’autres défis majeurs22. La fabrication commerciale de thérapies cellulaires à l’échelle cGMP nécessite des solutions d’automatisation modulaires fermées pour réduire le risque de contamination, assurer une qualité constante des produits, réduire les coûts de main-d’œuvre et de production et augmenter la fiabilité des processus24,25. Les flacons multicouches peuvent être manipulés comme un système fermé en ayant un filtre stérile de 0,2 μm dans l’un des orifices pour faciliter l’échange de gaz stérile et un deuxième orifice connecté de manière aseptique via des connecteurs ou soudé directement à un instrument de traitement automatisé des cellules pour la récolte des cellules. Nous avons travaillé à la fermeture et à l’automatisation de la plupart des étapes du passage et de la récolte WJ-hMSC en évaluant une centrifugeuse à contre-courant fermée innovante destinée à la fabrication de produits à base de cellules, de gènes ou de tissus. Cette centrifugeuse à contre-courant a également la flexibilité nécessaire pour effectuer une variété d’applications de traitement cellulaire, telles que la séparation cellulaire basée sur la taille, l’échange milieu/tampon, la concentration et la récolte pour une variété de types cellulaires 8,26,27,28. L’instrument utilise un kit fermé à usage unique qui peut être connecté stérile à l’aide de soudage de tubes ou de connecteurs aseptiques pour transférer des sacs ou peut être connecté directement à n’importe quelle plate-forme d’expansion de votre choix.
Dans cette étude, nous avons conçu un ensemble de tubes sur mesure pour permettre des connexions stériles fermées entre le kit de centrifugation à contre-courant à usage unique et le ballon multicouche. Nous avons optimisé un protocole pour détacher, laver et récolter par voie enzymatique les CME-WJ du flacon multicouche de manière entièrement fermée et semi-automatisée en une seule fois. Les CSE-WJ-hMSC récoltées ont été caractérisées pour leur pureté (analyse des marqueurs de surface) et leur puissance (UFC-F, différenciation trilignée et profils de sécrétion de cytokines) afin de s’assurer que le produit final répondait aux attributs de qualité critiques (AQC) pour la libération des lots.