Produzione di celle su larga scala basata su microcarrier porosi solubili di grado GMP
July 7th, 2023
Qui, presentiamo un protocollo per ottenere la produzione su larga scala di cellule aderenti attraverso un sistema completamente chiuso basato su microcarrier solubili di grado GMP. La coltivazione di cellule staminali mesenchimali umane, cellule HEK293T e cellule Vero è stata convalidata e ha soddisfatto sia le richieste di quantità che i criteri di qualità per l'industria della terapia cellulare e genica.
L'industria della terapia cellulare e genica ha assistito a un'espansione esponenziale negli ultimi due decenni. Tuttavia, esiste un grande divario tecnologico tra la ricerca di laboratorio e la produzione di competenze industriali. In conformità con le politiche normative e per soddisfare le esigenze ecologiche dell'industria CGT, sono stati adottati sistemi chiusi automatizzati per produrre terapie cellulari.
Per le cellule aderenti, la coltivazione con microcarrier in bioreattori scalabili a vasca agitata è un metodo promettente. Convenzionalmente, i microcarrier commercializzati non sono desiderabili. La raccolta delle cellule mediante tripsinizzazione e il risparmio dei microcarrier in base alle dimensioni non è solo inefficiente e impegnativa, ma ha anche un impatto sulla qualità delle cellule e causa problemi di sicurezza.
In questo studio, abbiamo ottenuto con successo la produzione di celle su larga scala basata su microcarrier solubili 3D TableTrix di grado GMP in un sistema automatizzato e chiuso. Oltre 11 miliardi di cellule staminali mesenchimali umane sono state prodotte in un'espansione in due fasi in nove giorni. Abbiamo anche dimostrato una coltura ad alta densità di cellule HEK293T e cellule Vero, in cui entrambe le densità hanno raggiunto oltre 10 milioni di cellule per millilitro.
Questa piattaforma avanzata di bioproduzione consente di espandere efficacemente le cellule di aderenza e di raccoglierle completamente in modo automatizzato e chiuso. Il nostro protocollo offre l'opportunità di migliorare l'efficienza produttiva e perfezionare il controllo di qualità nella produzione su scala industriale dei prodotti CGT.
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Panoramica
Questo articolo presenta un protocollo per la produzione su larga scala di cellule aderenti utilizzando un sistema completamente chiuso con microcarrier solubili di grado GMP. La coltivazione di cellule staminali mesenchimali umane, cellule HEK293T e cellule Vero è stata convalidata per soddisfare le richieste di qualità e quantità dell'industria della terapia cellulare e genica.
Componenti chiave dello studio
Area della scienza
- Terapia cellulare e genica
- Tecniche di coltura cellulare
- Bioprocessing
Contesto
- L'industria della terapia cellulare e genica si è rapidamente espansa negli ultimi due decenni.
- C'è un significativo divario tra la ricerca di laboratorio e la produzione industriale.
- Sistemi chiusi automatizzati vengono adottati per produrre terapie cellulari.
- I microcarrier convenzionali presentano sfide nella raccolta cellulare e nella qualità.
Obiettivo dello studio
- Sviluppare un metodo scalabile per coltivare cellule aderenti.
- Migliorare l'efficienza e la sicurezza nei processi di raccolta cellulare.
- Obbedire agli standard normativi nella produzione di terapie cellulari.
Metodi utilizzati
- Utilizzo di microcarrier solubili di grado GMP.
- Implementazione di un sistema completamente chiuso per la coltivazione cellulare.
- Convalida di tipi cellulari inclusi cellule staminali mesenchimali umane, HEK293T e cellule Vero.
- Valutazione dei criteri di quantità e qualità per le applicazioni di terapia cellulare.
Risultati principali
- Il protocollo ha coltivato con successo cellule aderenti su larga scala.
- I criteri di qualità per le cellule prodotte hanno soddisfatto gli standard del settore.
- La produzione con sistema chiuso ha dimostrato una maggiore sicurezza ed efficienza.
- I tipi cellulari convalidati sono adatti per applicazioni terapeutiche.
Conclusioni
- Il protocollo sviluppato affronta le sfide chiave nella produzione cellulare.
- Fornisce un metodo affidabile per produrre cellule aderenti in conformità con le richieste normative.
- Questo approccio può migliorare la scalabilità della produzione di terapia cellulare e genica.
Domande frequenti
Executive Industry Relevance
Industrial-scale manufacturing of adherent cells is a critical bottleneck for cell and gene therapy (CGT) pipelines, where scalability, quality, and regulatory compliance directly impact portfolio advancement. The integration of GMP-grade dissolvable porous microcarriers with automated closed bioprocessing platforms addresses key challenges in cell expansion, harvest efficiency, and standardization. This capability enables robust, reproducible, and high-yield production of therapeutic cell types, supporting translational continuity and risk-adjusted decision-making across CGT programs.
Strategic Applications in Biopharma R&D
Early Discovery & Target Validation
- Enables rapid expansion of adherent cell types for hypothesis-driven functional studies.
- Supports biological de-risking by providing high-quality, phenotypically stable cell populations.
- Facilitates predictive confidence in downstream assays by ensuring consistent cell quality and viability.
Screening & Assay Development
- Delivers validated, scalable cell sources for high-throughput screening and assay standardization.
- Improves reproducibility and quantitative output by minimizing manual handling and contamination risk.
- Enables platform reuse for multiple cell types, supporting flexible assay development pipelines.
Translational & Preclinical Research
- Aligns with disease-relevant cell models by supporting expansion of hMSCs, HEK293T, and Vero cells.
- Maintains phenotypic and functional integrity post-expansion, supporting translational biomarker studies.
- Reduces biological risk in preclinical validation by ensuring high viability and differentiation capacity.
Pipeline & Workflow Integration
This bioprocessing platform bridges early discovery, lead identification, and preclinical manufacturing by enabling scalable, GMP-compliant cell production within closed systems.
- Discovery Biology: Supports robust hypothesis testing and pathway interrogation with high-quality cell outputs.
- Screening: Provides assay-ready, reproducible cell populations for compound evaluation and platform standardization.
- Analytics: Enables quantitative assessment of cell yield, viability, and phenotype for cross-condition comparison.
- Translational Research: Ensures continuity from discovery to preclinical validation with disease-relevant cell types.
- Enterprise Reuse: Establishes a scalable, reusable manufacturing capability for diverse CGT programs.
Operational & Enterprise Impact
- Scientific Value: Increases predictive confidence and reduces mechanistic ambiguity in cell-based workflows.
- Operational Value: Enhances standardization, reproducibility, and scalability of cell manufacturing processes.
- Strategic Value: Improves go/no-go decision quality and capital efficiency by reducing late-stage biological risk.
- Portfolio Impact: Enables risk-adjusted prioritization and advancement of CGT assets through reliable cell supply.
Implementation Considerations
- Requires expertise in bioreactor operation, cell culture, and process automation.
- Demands access to GMP-grade dissolvable microcarriers and closed-system bioprocessing infrastructure.
- Necessitates cross-team standardization of protocols for consistent output quality.
- Adaptation may be needed for different adherent cell types or scale requirements.
- Throughput and scalability are limited by bioreactor capacity and process integration.
Biopharma FAQs
Chapters in this video
0:00
Introduction
2:02
Preparation of the Stirred‐Tank Bioreactor for Large‐Scale Production of Human Mesenchymal Stem Cells
3:43
Two‐Tiered Expansion of Human Mesenchymal Stem Cells from 5‐Liter to 15‐Liter Bioreactors and Automated Cell Formulation from a 15‐Liter Bioreactor
