Adopcyjny transfer limfocytów T zmodyfikowanych tak, aby wyrażały chimeryczny receptor antygenowy (CAR), wykazał niezwykłą skuteczność w leczeniu pacjentów z opornymi na leczenie nowotworami złośliwymi komórek B1,2,3,4,5. Jednakże tradycyjne metody wytwarzania komórek CAR-T są pracochłonne, czasochłonne i wymagają wysoko wykwalifikowanych techników do przeprowadzenia bardzo specjalistycznych etapów. Na przykład tradycyjny proces produkcji autologicznego produktu z komórek CAR-T obejmuje wirowanie w gradiencie gęstości, elutriację lub separację magnetyczną w celu wzbogacenia frakcji limfocytów T, aktywację i transdukcję wektorem wirusowym w sterylnej kolbie oraz ekspansję w bioreaktorze przed zbiorem i formulacją. W ostatnim czasie pojawiło się wiele systemów mających na celu częściową automatyzację tego procesu. Przykładem jest Miltenyi CliniMACS Prodigy (zwany dalej „procesorem”), który jest zautomatyzowanym urządzeniem do przetwarzania komórek, mogącym wykonywać wiele z tych etapów w sposób zautomatyzowany6,7,8,9. Szczegółowa dyskusja na temat tradycyjnych i zautomatyzowanych metod wytwarzania CAR-T została przedstawiona w niedawnym artykule przeglądowym10.
Procesor opiera się na funkcjonalności systemu CliniMACS Plus, urządzenia medycznego zatwierdzonego przez amerykańską Agencję ds. Żywności i Leków (FDA) do przetwarzania komórek progenitorowych krwiotwórczych. Procesor zawiera jednostkę hodowli komórkowej, która umożliwia zautomatyzowane przemywanie, frakcjonowanie i hodowlę komórek (Rycina 1). Proces transdukcji limfocytów T (TCT) jest wstępnie zdefiniowanym programem w urządzeniu procesora, który w dużej mierze odtwarza ręczną produkcję komórek CAR-T. TCT pozwala na konfigurowalne przetwarzanie komórek za pomocą graficznego interfejsu użytkownika (tzw. „Activity Matrix”, Rycina 2). Ponieważ procesor automatyzuje wiele etapów i konsoliduje funkcjonalność wielu urządzeń w jednej maszynie, wymaga on od technologów mniejszego przeszkolenia i rzadszego stosowania specjalistycznych umiejętności rozwiązywania problemów. Ponieważ wszystkie etapy są wykonywane w zamkniętym, jednorazowym zestawie drenów, procesor może być eksploatowany w placówkach z mniej rygorystyczną infrastrukturą uzdatniania powietrza, niż byłoby to uznane za dopuszczalne w przypadku otwartego procesu produkcyjnego. Na przykład procesor wykorzystujemy w placówce certyfikowanej zgodnie z normą ISO klasa 8 (odpowiednik klasy C według norm UE).

Rysunek 1: Produkcja komórek CAR-T przy użyciu systemu transdukcji limfocytów T. Przedstawiono procesor z zainstalowanym zestawem drenów. Zestaw drenów umożliwia połączenie innych komponentów, takich jak worki zawierające bufor procesowy, pożywkę hodowlaną i wektor lentiwirusowy, za pomocą zgrzewania sterylnego. Po dodaniu produktu leukaferezy do worka aplikacyjnego (Application bag), można go oznakować kuleczkami do selekcji limfocytów T (T Cell Selection Beads), przepuścić przez kolumnę separacyjną (Separation column), a następnie przenieść do worka reaktywacyjnego (Reapplication bag). Wyselekcjonowane komórki są następnie kierowane do jednostki hodowlanej (Cultivation unit) urządzenia w celu hodowli i aktywowane odczynnikiem aktywującym (patrz Tabela materiałów). Produkt końcowy jest zbierany do worka z komórkami docelowymi (Target cell bag). W trakcie całego procesu możliwe jest aseptyczne pobieranie próbek do kontroli jakości. Szare numery w kółkach reprezentują ponumerowane zawory w procesorze, które kierują przepływem cieczy przez zestaw drenów. Reprodukowano za zgodą 11. Kliknij tutaj, aby wyświetlić powiększoną wersję tego rysunku.

Rysunek 2: Macierz aktywności. Po selekcji i aktywacji limfocytów T pozostała część procesu wytwarzania komórek CAR-T jest w pełni konfigurowalna. Aktywności mogą być dodawane, usuwane i planowane na odpowiedni dzień i godzinę, a objętość hodowli po zakończeniu danej aktywności może zostać określona (Volume). Na przykład aktywność transdukcji została skonfigurowana tak, aby rozpoczęła się o godzinie 10:00 w dniu 1., a objętość hodowli na koniec tej aktywności została ustawiona na 100 mL. Macierz aktywności można edytować przez cały okres hodowli. Stan procesu można monitorować na zintegrowanym ekranie urządzenia procesowego. Kliknij tutaj, aby wyświetlić większą wersję tego rysunku.
Celem niniejszego opracowania jest szczegółowe przedstawienie procesu wytwarzania komórek CAR-T z wykorzystaniem procesora, a także udzielenie wskazówek dotyczących kontroli wewnątrzprocesowej oraz testów zwolnienia produktu, które prawdopodobnie będą wymagane przez organy regulacyjne w celu zatwierdzenia wniosku o dopuszczenie nowego leku do badań (IND). Przedstawiony protokół ściśle odpowiada zaleceniom producenta i stanowi podstawę protokołu IND 28617, który jest obecnie oceniany w jednocentrowym, inicjowanym przez badacza badaniu klinicznym fazy I/II. Badanie to ma na celu określenie bezpieczeństwa i skuteczności wykorzystania tego procesora do wytwarzania humanizowanych autologicznych komórek CAR-T skierowanych przeciwko CD19 dla pacjentów z ostrą białaczką limfoblastyczną z komórek B (B-ALL) lub chłoniakiem limfoblastycznym z linii B (B-Lly) [NCT05480449]. Badanie rozpoczęło się we wrześniu 2022 roku i zakłada włączenie do 89 pacjentów w wieku 0–29 lat z B-ALL lub B-Lly. W opracowaniu przedstawiamy niektóre wyniki procesu wytwarzania uzyskane w ramach tego badania.
Pragniemy zaznaczyć, że choć niniejszy tekst jest przedstawiony jako protokół z krokami do wykonania, należy go traktować jako punkt wyjścia dla innych osób rozpoczynających optymalizację własnego procesu wytwarzania komórek CAR-T. Niepełna lista możliwych modyfikacji przedstawionego protokołu obejmuje: wykorzystanie świeżych zamiast krio konserwowanych komórek T jako materiału wyjściowego; zastosowanie innej metody wzbogacania komórek T lub całkowite zrezygnowanie z tego etapu; użycie innych pożywek i koktajli cytokin, takich jak IL7/IL15 zamiast IL2; zmianę stężenia ludzkiej surowicy AB lub całkowitą rezygnację z niej; zmianę czasu transdukcji; zastosowanie transdukcji typu „multi-hit”; modyfikację intensywności mieszania, objętości hodowli i harmonogramu dokarmiania; wykorzystanie innych metod transferu genetycznego, w tym elektroporacji kwasów nukleinowych lub wektorów nielentiwiralnych; zastosowanie innego buforu do końcowej formulacji i/lub innego krioprotektanta; oraz infuzję świeżych komórek CAR-T zamiast ich krio konserwacji w celu późniejszej infuzji. Modyfikacje te mogą mieć istotny wpływ na skład komórkowy i aktywność produktu terapeutycznego.
| Ogólny etap procesu | Dzień procesu | Szczegóły techniczne |
| Wzbogacanie komórek | Dzień 0 | Selekcja limfocytów T CD4+/CD8+ |
| Aktywacja komórek | Wysiew i aktywacja hodowli limfocytów T |
| Transdukcja komórek | Dzień 1 | Transdukcja lentiwirusowa (objętość hodowli 100 mL) |
| Ekspansja komórek (następnie formulacja komórek) | Dzień 2 | -- |
| Dzień 3 | Płukanie hodowli (1 cykl); aktywacja wytrząsarki; zwiększenie objętości hodowli do 200 mL |
| Dzień 4 | -- |
| Dzień 5 | Dokarmianie (50 mL); osiągnięcie końcowej objętości hodowli 250 mL |
| Dzień 6 | Próbka procesowa; wymiana pożywki (-125 mL / +125 mL) |
| Dzień 7 | Wymiana pożywki (-150 mL / +150 mL) lub zbiór |
| Dzień 8 | Próbka procesowa; wymiana pożywki (-150 mL / +150 mL) lub zbiór |
| Dzień 9 | Wymiana pożywki (-180 mL / +180 mL) lub zbiór |
| Dzień 10 | Próbka procesowa; wymiana pożywki (-180 mL / +180 mL) lub zbiór |
| Dzień 11 | Wymiana pożywki (-180 mL / +180 mL) lub zbiór |
| Dzień 12 | Wymiana pożywki (-180 mL / +180 mL) lub zbiór |
| Dzień 13 | Zbiór |
Tabela 1: Harmonogram i przegląd procesu. Tabela ta podsumowuje etapy procesu TCT stosowane w aktualnym badaniu klinicznym [NCT05480449]. Proces rozpoczyna się w dniu 0 od wzbogacenia limfocytów T poprzez selekcję CD4+/CD8+, zasiewu hodowli oraz aktywacji, a następnie transdukcji w dniu 1. Komórki spoczywają przez 48 h, po czym następuje przemycie hodowli, zwiększenie objętości hodowli do 200 mL oraz mieszanie za pomocą mechanizmu wstrząsowego. W dniu 6 pobierana jest pierwsza próbka kontrolna procesu. Komórki są zbierane, gdy dostępna jest ich liczba wystarczająca na co najmniej trzy pełne dawki komórek CAR-T (5 × 106 komórek CAR-T/kg, jeśli pacjent waży <50 kg, w przeciwnym razie 2.5 × 108 komórek CAR-T) oraz na testy kontroli jakości (~2 × 106 komórek CAR-T); lub gdy hodowla osiągnie łącznie 4-5 x 109 komórek. Skróty: TCT = transdukcja limfocytów T; CAR-T = limfocyty T z chimerycznym receptorem antygenowym; MACS = magnetyczne sortowanie komórek.