Produzione di celle su larga scala basata su microcarrier porosi solubili di grado GMP
7 luglio 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 mediante un sistema completamente chiuso con microsupporti solubili di qualità GMP. La coltivazione di cellule staminali mesenchimali umane, cellule HEK293T e cellule Vero è stata convalidata per soddisfare le esigenze qualitative e quantitative del settore della terapia cellulare e genica.
Componenti Chiave dello Studio
Area della Scienza
- Terapia cellulare e genica
- Tecniche di coltura cellulare
- Bioprocessi
Background
- Il settore delle terapie cellulari e geniche si è rapidamente espanso negli ultimi due decenni.
- Esiste un divario significativo tra la ricerca di laboratorio e la produzione industriale.
- Stanno venendo adottati sistemi chiusi automatizzati per la produzione di terapeutici cellulari.
- I microsupporti convenzionali presentano sfide nel recupero cellulare e nella qualità.
Scopo dello studio
- Sviluppare un metodo scalabile per la coltivazione di cellule aderenti.
- Migliorare l'efficienza e la sicurezza nei processi di raccolta cellulare.
- Garantire il rispetto degli standard normativi nella produzione di terapie cellulari.
Metodi Utilizzati
- Utilizzo di microsupporti 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 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 soddisfano gli standard del settore.
- La produzione in sistema chiuso ha dimostrato un miglioramento della sicurezza e dell'efficienza.
- I tipi cellulari validati sono adatti per applicazioni terapeutiche.
Conclusioni
- Il protocollo sviluppato affronta le sfide principali nella produzione cellulare.
- Fornisce un metodo affidabile per produrre cellule aderenti in conformità alle richieste normative.
- Questo approccio può migliorare la scalabilità della produzione di terapie cellulari e geniche.
Domande frequenti
Rilevanza Industriale del Progetto
La produzione su scala industriale di cellule aderenti rappresenta un collo di bottiglia fondamentale nei processi terapeutici cellulari e genici (CGT), in cui scalabilità, qualità e conformità alle normative influenzano direttamente l'avanzamento del portafoglio. L'integrazione di microsupporti porosi solubili di grado GMP con piattaforme automatizzate di bioprocessi chiusi affronta le principali sfide nell'espansione cellulare, nell'efficienza di raccolta e nella standardizzazione. Questa capacità consente una produzione robusta, riproducibile e ad alto rendimento di tipi cellulari terapeutici, sostenendo la continuità traslazionale e decisioni basate sulla gestione del rischio nei programmi CGT.
Applicazioni Strategiche nella Ricerca e Sviluppo in Biopharma
Scoperta Precoce e Convalida del Target
- Permette l'espansione rapida di tipi cellulari aderenti per studi funzionali guidati da ipotesi.
- Supporta la riduzione del rischio biologico fornendo popolazioni cellulari di alta qualità e fenotipicamente stabili.
- Facilita la previsione affidabile nei saggi successivi garantendo una qualità e vitalità cellulari costanti.
Sviluppo di screening e saggi
- Fornisce fonti cellulari valide e scalabili per lo screening ad alto rendimento e la standardizzazione dei saggi.
- Migliora la riproducibilità e l'output quantitativo riducendo al minimo la manipolazione manuale e il rischio di contaminazione.
- Consente il riutilizzo della piattaforma per diversi tipi cellulari, sostenendo linee di sviluppo saggio flessibili.
Ricerca Translazionale e Preclinica
- Si allinea a modelli cellulari rilevanti per le malattie, supportando l'espansione di cellule hMSCs, HEK293T e Vero.
- Mantiene l'integrità fenotipica e funzionale dopo l'espansione, favorendo studi traslazionali sui biomarcatori.
- Riduce il rischio biologico nella validazione preclinica garantendo elevata vitalità e capacità di differenziazione.
Integrazione di Pipeline e Flusso di Lavoro
Questa piattaforma di bio-processo collega la fase iniziale della scoperta, l'identificazione dei composti promettenti e la produzione preclinica, consentendo una produzione cellulare scalabile e conforme ai requisiti GMP all'interno di sistemi chiusi.
- Biologia della scoperta: Supporta test di ipotesi robusti e l'interrogazione di percorsi con output cellulari di alta qualità.
- Screening: Fornisce popolazioni cellulari pronte per saggi e riproducibili per la valutazione di composti e la standardizzazione delle piattaforme.
- Analisi: Permette la valutazione quantitativa del rendimento cellulare, della vitalità e del fenotipo per confronti tra diverse condizioni.
- Ricerca traslazionale: Garantisce continuità dalla scoperta alla validazione preclinica mediante tipi cellulari rilevanti per la malattia.
- Riutilizzo aziendale: Stabilisce una capacità produttiva scalabile e riutilizzabile per diversi programmi di terapie cellulari e geniche (CGT).
Impatto Operativo ed Aziendale
- Valore scientifico: Aumenta la fiducia predittiva e riduce l'ambiguità meccanicistica nei flussi di lavoro basati su cellule.
- Valore operativo: Migliora la standardizzazione, la riproducibilità e la scalabilità dei processi di produzione cellulare.
- Valore strategico: Migliora la qualità delle decisioni di avanzamento/cessazione e l'efficienza del capitale riducendo i rischi biologici in fase avanzata.
- Impatto sul portafoglio: Permette la priorizzazione e la progressione di asset di terapie cellulari e geniche (CGT) in base a un approvvigionamento cellulare affidabile.
Considerazioni sull'implementazione
- Richiede competenze nell'uso di bioreattori, nella coltura cellulare e nell'automazione dei processi.
- Richiede l'accesso a microcarriers solubili di grado GMP e a infrastrutture per la lavorazione cellulare in sistema chiuso.
- Necessita di una standardizzazione intersettoriale dei protocolli per garantire una qualità costante del prodotto finale.
- Potrebbe essere necessaria un'adattamento per diversi tipi di cellule aderenti o per esigenze di scala differenti.
- La produttività e la scalabilità sono limitate dalla capacità del bioreattore e dall'integrazione del processo.
Domande frequenti sul biopharma
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
