GMP 등급의 용해성 다공성 마이크로캐리어를 기반으로 한 대규모 셀 생산
2023년 7월 7일
여기에서는 GMP 등급의 용해성 마이크로캐리어를 기반으로 하는 완전 폐쇄형 시스템을 통해 부착 세포의 대규모 제조를 달성하기 위한 프로토콜을 제시합니다. 인간 중간엽 줄기 세포, HEK293T 세포 및 Vero 세포의 배양은 검증되었으며 세포 및 유전자 치료 산업의 수량 요구와 품질 기준을 모두 충족했습니다.
세포 및 유전자 치료 산업은 지난 20년 동안 기하급수적으로 확장되었습니다. 그러나 실험실 연구와 산업 기술 제조 사이에는 큰 기술적 격차가 존재합니다. 규제 정책을 준수하고 CGT 산업의 친환경 요구를 충족하기 위해 세포 치료제를 생산하기 위해 자동 폐쇄 시스템이 채택되었습니다.
부착 세포의 경우, 확장 가능한 교반 탱크 바이오리액터에서 마이크로캐리어를 사용하여 배양하는 것이 유망한 방법입니다. 종래, 상용화된 마이크로캐리어는 바람직하지 않다. 트립신화를 사용한 세포 수확과 크기에 따른 마이크로캐리어 저장은 비효율적이고 까다로울 뿐만 아니라 세포 품질에 영향을 미치고 안전 문제를 야기합니다.
이 연구에서 우리는 자동화된 폐쇄형 시스템에서 GMP 등급 3D TableTrix 용해성 마이크로캐리어를 기반으로 대규모 셀 생산을 성공적으로 달성했습니다. 110억 개 이상의 인간 중간엽 줄기세포가 9일 이내에 2단계 증식으로 수율되었습니다. 또한 HEK293T 세포와 Vero 세포의 고밀도 배양을 시연했는데, 두 세포 모두 밀리리터당 1,000만 개 이상의 세포에 도달했습니다.
이 고급 바이오 제조 플랫폼을 사용하면 부착 세포를 효과적으로 확장하고 자동화되고 폐쇄된 방식으로 완전히 수확할 수 있습니다. 당사의 프로토콜은 CGT 제품의 산업 규모 제조에서 생산 효율성을 높이고 품질 관리를 개선할 수 있는 기회를 제공합니다.
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개요
본 논문은 GMP 등급의 용해성 마이크로캐리어를 이용한 완전 밀폐 시스템 기반의 부착 세포 대량 생산 프로토콜을 제시합니다. 인간 중간엽 줄기세포, HEK293T 세포 및 Vero 세포의 배양을 통해 세포 및 유전자 치료제 산업의 품질 및 수량 요구 사항을 충족함을 검증하였습니다.
주요 연구 구성 요소
과학 분야
- 세포 및 유전자 치료
- 세포 배양 기술
- 바이오공정
배경
- 지난 20년 동안 세포 및 유전자 치료제 산업이 급격히 확장되었습니다.
- 실험실 연구와 산업 제조 사이에는 상당한 격차가 존재합니다.
- 세포 치료제 생산을 위해 자동화된 밀폐 시스템이 도입되고 있습니다.
- 기존의 마이크로캐리어는 세포 회수 및 품질 측면에서 어려움이 있습니다.
연구 목적
- 부착 세포 배양을 위한 확장 가능한 방법 개발.
- 세포 수확 과정의 효율성과 안전성 향상.
- 세포 치료제 생산의 규제 표준 준수.
사용된 방법
- GMP 등급의 용해성 마이크로캐리어 활용.
- 세포 배양을 위한 완전 폐쇄형 시스템 구현.
- 인간 중간엽 줄기세포, HEK293T 및 Vero 세포를 포함한 세포 유형 검증.
- 세포 치료제 적용을 위한 양적 및 질적 기준 평가.
주요 결과
- 본 프로토콜을 통해 부착 세포를 대규모로 성공적으로 배양하였습니다.
- 생산된 세포의 품질 기준은 산업 표준을 충족하였습니다.
- 폐쇄형 시스템 제조 방식은 향상된 안전성과 효율성을 입증하였습니다.
- 검증된 세포 유형은 치료 응용 분야에 적합합니다.
결론
- 개발된 프로토콜은 세포 제조의 주요 과제들을 해결합니다.
- 이 프로토콜은 규제 요구 사항을 준수하며 부착 세포를 생산할 수 있는 신뢰할 수 있는 방법을 제공합니다.
- 이러한 접근 방식은 세포 및 유전자 치료제 생산의 확장성을 높일 수 있습니다.
자주 묻는 질문
산업적 관련성 요약
부착성 세포의 산업적 규모 제조는 세포 및 유전자 치료제(CGT) 파이프라인의 핵심 병목 구간이며, 여기서 확장성, 품질 및 규제 준수 여부는 포트폴리오의 진전에 직접적인 영향을 미칩니다. GMP 등급의 용해성 다공성 마이크로캐리어를 자동화된 밀폐형 바이오프로세싱 플랫폼과 통합함으로써 세포 증식, 회수 효율 및 표준화의 주요 과제를 해결할 수 있습니다. 이러한 역량은 치료용 세포 유형의 강력하고 재현 가능하며 고수율인 생산을 가능하게 하여, CGT 프로그램 전반에 걸친 중개 연구의 연속성과 위험 조정 의사결정을 지원합니다.
바이오 제약 R&D의 전략적 응용
초기 발견 및 타겟 검증
- 가설 기반의 기능 연구를 위해 부착성 세포 유형의 신속한 확장을 가능하게 합니다.
- 표현형적으로 안정적인 고품질 세포 집단을 제공함으로써 생물학적 리스크 감소를 지원합니다.
- 일관된 세포 품질과 생존율을 보장하여 후속 분석의 예측 신뢰도를 높입니다.
스크리닝 및 분석법 개발
- 고속 스크리닝 및 분석 표준화를 위해 검증되고 확장 가능한 세포원을 제공합니다.
- 수동 조작 및 오염 위험을 최소화하여 재현성과 정량적 결과물을 개선합니다.
- 다양한 세포 유형에 대해 플랫폼 재사용이 가능하여 유연한 분석 개발 파이프라인을 지원합니다.
중개 및 전임상 연구
- hMSC, HEK293T 및 Vero 세포의 증식을 지원하여 질환 관련 세포 모델과 부합합니다.
- 증식 후에도 표현형 및 기능적 무결성을 유지하여 중개 바이오마커 연구를 지원합니다.
- 높은 생존율과 분화 능력을 보장함으로써 전임상 검증에서의 생물학적 위험을 줄입니다.
파이프라인 및 워크플로우 통합
이 바이오프로세싱 플랫폼은 밀폐 시스템 내에서 확장 가능하고 GMP를 준수하는 세포 생산을 가능하게 함으로써, 초기 발견, 리드 물질 확인 및 전임상 제조 단계를 연결합니다.
- 발견 생물학: 고품질 세포 결과물을 통해 강력한 가설 검증 및 경로 조사를 지원합니다.
- 스크리닝: 화합물 평가 및 플랫폼 표준화를 위해 분석 준비가 완료된 재현 가능한 세포 집단을 제공합니다.
- 분석: 조건 간 비교를 위해 세포 수율, 생존율 및 표현형의 정량적 평가를 가능하게 합니다.
- 중개 연구: 질환 관련 세포 유형을 사용하여 발견 단계부터 전임상 검증까지의 연속성을 보장합니다.
- 기업 내 재사용: 다양한 CGT 프로그램에 적용 가능한 확장 가능하고 재사용 가능한 제조 역량을 구축합니다.
운영 및 기업 영향
- 과학적 가치: 세포 기반 워크플로에서 예측 신뢰도를 높이고 기전적 모호성을 줄입니다.
- 운영적 가치: 세포 제조 공정의 표준화, 재현성 및 확장성을 강화합니다.
- 전략적 가치: 후기 단계의 생물학적 리스크를 줄임으로써 go/no-go 결정의 품질과 자본 효율성을 개선합니다.
- 포트폴리오 영향: 신뢰할 수 있는 세포 공급을 통해 CGT 자산의 리스크 조정 우선순위 지정 및 진전을 가능하게 합니다.
실행 시 고려 사항
- 바이오리액터 운용, 세포 배양 및 공정 자동화에 대한 전문 지식이 필요합니다.
- GMP 등급의 용해성 마이크로캐리어 및 폐쇄형 시스템 바이오공정 인프라에 대한 접근 권한이 요구됩니다.
- 일관된 결과물 품질을 위해 팀 간 프로토콜 표준화가 필수적입니다.
- 서로 다른 부착성 세포 유형이나 규모 요구 사항에 따라 조정이 필요할 수 있습니다.
- 처리량과 확장성은 바이오리액터 용량 및 공정 통합 정도에 따라 제한됩니다.
바이오 제약 FAQ
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
