Grootschalige celproductie op basis van GMP-kwaliteit oplosbare poreuze microdragers
7 juli 2023
Hier presenteren we een protocol om de grootschalige productie van aanhangende cellen te bereiken via een volledig gesloten systeem op basis van GMP-kwaliteit oplosbare microdragers. De kweek van menselijke mesenchymale stamcellen, HEK293T cellen en Vero-cellen werd gevalideerd en voldeed aan zowel de kwantiteitseisen als de kwaliteitscriteria voor de cel- en gentherapie-industrie.
De cel- en gentherapie-industrie is de afgelopen twee decennia getuige geweest van een exponentiële expansie. Er bestaat echter een grote technologische kloof tussen laboratoriumonderzoek en de productie van industriële vaardigheden. In overeenstemming met het regelgevingsbeleid en om te voldoen aan de groene eisen van de CGT-industrie, zijn geautomatiseerde gesloten systemen ingevoerd om celtherapieën te produceren.
Voor aanhangende cellen is kweek met behulp van microcarriers in schaalbare geroerde tankbioreactoren een veelbelovende methode. Conventioneel zijn gecommercialiseerde microcarriers niet wenselijk. Het oogsten van cellen met behulp van trypsinisatie en het opslaan van microdragers op basis van grootte is niet alleen inefficiënt en uitdagend, maar heeft ook invloed op de celkwaliteit en veroorzaakt veiligheidsproblemen.
In deze studie zijn we erin geslaagd om op grote schaal cellen te produceren op basis van GMP-grade 3D TableTrix oplosbare microcarriers in een geautomatiseerd en gesloten systeem. Meer dan 11 miljard menselijke mesenchymale stamcellen werden binnen negen dagen in een tweetrapsexpansie opgeleverd. We hebben ook een hoge dichtheidskweek van HEK293T cellen en Vero-cellen aangetoond, waarbij beide dichtheden meer dan 10 miljoen cellen per milliliter bereikten.
Dit geavanceerde bioproductieplatform maakt het mogelijk om therapietrouw effectief uit te breiden en volledig te oogsten op een geautomatiseerde en gesloten manier. Ons protocol biedt de mogelijkheid om de productie-efficiëntie te verbeteren en de kwaliteitscontrole te verfijnen bij de productie van CGT-producten op industriële schaal.
Bekijk het volledige transcript en krijg toegang tot duizenden wetenschappelijke video's
Overzicht
Dit artikel presenteert een protocol voor grootschalige productie van adherente cellen met behulp van een volledig gesloten systeem met oplosbare microcarriers van GMP-kwaliteit. De kweek van menselijke mesenchymale stamcellen, HEK293T-cellen en Vero-cellen is gevalideerd om te voldoen aan de kwaliteits- en kwantiteitsvereisten van de cel- en gentherapie-industrie.
Belangrijke studiecomponenten
Wetenschappelijk gebied
- Cel- en gentherapie
- Celkweektechnieken
- Bioprocessing
Achtergrond
- De industrie voor cel- en gentherapie is de afgelopen twee decennia snel gegroeid.
- Er bestaat een aanzienlijke kloof tussen laboratoriumonderzoek en industriële productie.
- Geautomatiseerde gesloten systemen worden ingezet voor de productie van celtherapeutica.
- Conventionele microcarriers vormen een uitdaging bij het oogsten van cellen en de kwaliteit ervan.
Doel van de studie
- Om een schaalbare methode te ontwikkelen voor het kweken van adherente cellen.
- Om de efficiëntie en veiligheid bij celoogstprocessen te verbeteren.
- Om te voldoen aan de regelgevende normen voor de productie van celtherapie.
Gebruikte methoden
- Gebruik van oplosbare microcarriers van GMP-kwaliteit.
- Implementatie van een volledig gesloten systeem voor celkweek.
- Validatie van celtypen, waaronder menselijke mesenchymale stamcellen, HEK293T en Vero-cellen.
- Beoordeling van kwantiteits- en kwaliteitscriteria voor celtherapie-toepassingen.
Belangrijkste resultaten
- Het protocol heeft met succes adherente cellen op grote schaal gekweekt.
- De kwaliteitscriteria voor de geproduceerde cellen voldeden aan de industriestandaarden.
- Productie in een gesloten systeem toonde een verbeterde veiligheid en efficiëntie aan.
- Gevalideerde celtypen zijn geschikt voor therapeutische toepassingen.
Conclusies
- Het ontwikkelde protocol pakt belangrijke uitdagingen bij de celproductie aan.
- Het biedt een betrouwbare methode voor het produceren van adherente cellen in overeenstemming met regelgevende eisen.
- Deze aanpak kan de schaalbaarheid van de productie van cel- en gentherapie verbeteren.
Veelgestelde vragen
Industriële Relevantie voor Directie
Productie op industriële schaal van adherente cellen vormt een kritieke flessenhals voor pijplijnen voor cel- en gentherapie (CGT), waarbij schaalbaarheid, kwaliteit en naleving van regelgeving een directe impact hebben op de voortgang van het portfolio. De integratie van oplosbare poreuze microcarriers van GMP-kwaliteit met geautomatiseerde gesloten bioprocessingplatforms pakt belangrijke uitdagingen aan op het gebied van cel-expansie, oogstefficiëntie en standaardisatie. Deze capaciteit maakt een robuuste, reproduceerbare en hoogproductieve productie van therapeutische celtypen mogelijk, wat de translationele continuïteit en risicogebaseerde besluitvorming binnen CGT-programma's ondersteunt.
Strategische toepassingen in biofarmaceutische R&D
Vroege Ontdekking & Targetvalidatie
- Maakt snelle expansie van adherente celtypen mogelijk voor hypothese-gedreven functionele studies.
- Ondersteunt biologische risicoreductie door het leveren van hoogwaardige, fenotypisch stabiele celpopulaties.
- Vergemakkelijkt voorspellend vertrouwen in downstream-assays door consistente celkwaliteit en levensvatbaarheid te waarborgen.
Screening & Assay-ontwikkeling
- Levert gevalideerde, schaalbare celbronnen voor high-throughput screening en standaardisatie van assays.
- Verbetert de reproduceerbaarheid en de kwantitatieve output door handmatige handelingen en het risico op contaminatie te minimaliseren.
- Maakt hergebruik van het platform voor meerdere celtypen mogelijk, wat flexibele pipelines voor assay-ontwikkeling ondersteunt.
Translationeel & Preklinisch Onderzoek
- Sluit aan bij ziekterelevante celmodellen door de expansie van hMSC's, HEK293T- en Vero-cellen te ondersteunen.
- Behoudt de fenotypische en functionele integriteit na expansie, wat translationele biomarkerstudies ondersteunt.
- Vermindert het biologische risico bij preklinische validatie door een hoge viabiliteit en differentiatiecapaciteit te waarborgen.
Integratie van Pipeline & Workflow
Dit bioprocessingplatform slaat de brug tussen vroege ontdekking, lead-identificatie en preklinische productie door schaalbare, GMP-conforme celproductie binnen gesloten systemen mogelijk te maken.
- Discovery Biology: Ondersteunt robuuste hypothesetoetsing en analyse van pathways met hoogwaardige celoutputs.
- Screening: Levert assay-klare, reproduceerbare celpopulaties voor de evaluatie van verbindingen en platformstandaardisatie.
- Analytics: Maakt kwantitatieve beoordeling van celopbrengst, viabiliteit en fenotype mogelijk voor vergelijking tussen verschillende condities.
- Translationeel Onderzoek: Garandeert continuïteit van discovery tot preklinische validatie met ziekterelevante celtypen.
- Enterprise Hergebruik: Vestigt een schaalbare, herbruikbare productiecapaciteit voor diverse CGT-programma's.
Operationele & Bedrijfsimpact
- Wetenschappelijke waarde: Verhoogt het voorspellende vertrouwen en vermindert mechanistische ambiguïteit in celgebaseerde workflows.
- Operationele waarde: Verbetert de standaardisatie, reproduceerbaarheid en schaalbaarheid van celproductieprocessen.
- Strategische waarde: Verbetert de kwaliteit van go/no-go beslissingen en de kapitaalefficiëntie door biologische risico's in een laat stadium te verminderen.
- Impact op portfolio: Maakt risicogebaseerde prioritering en verdere ontwikkeling van CGT-assets mogelijk door een betrouwbare celvoorziening.
Overwegingen voor implementatie
- Vereist expertise in de bediening van bioreactoren, celcultuur en procesautomatisering.
- Vereist toegang tot oplosbare microcarriers van GMP-kwaliteit en bioprocessing-infrastructuur voor gesloten systemen.
- Noodzaak van cross-team standaardisatie van protocollen voor een consistente outputkwaliteit.
- Aanpassing kan nodig zijn voor verschillende adherente celtypen of schaalvereisten.
- Doorvoer en schaalbaarheid worden beperkt door de capaciteit van de bioreactor en de procesintegratie.
Biopharma Veelgestelde Vragen
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
