Для просмотра этого контента требуется подписка на JoVE. Войдите или начните свой бесплатный пробный период.

Методическая статья

Процедура получения генно-модифицированных Т-клеток в соответствии с требованиями GMP

1.6K просмотров

⸱

DOI:

10.3791/65097

⸱

6 октября 2023 г.

 ,  ,  ,  ,  ,  ,  , 

В этой статье

Краткое содержание

Этот протокол описывает процесс трансдуцации первичных Т-клеток человека с интересующим геном, обеспечивая совместимость со стандартами надлежащей производственной практики (GMP).

Аннотация

Область адоптивной клеточной терапии (ACT) произвела революцию в связи с разработкой генетически модифицированных клеток, в частности, химерных антигенных рецепторов (CAR)-T-клеток. Эти модифицированные клетки показали замечательный клинический ответ у пациентов с гематологическими злокачественными новообразованиями. Тем не менее, высокая стоимость производства этих методов лечения и проведения обширных оценок контроля качества ограничила их доступность для более широкого круга пациентов. Для решения этой проблемы многие академические институты изучают возможность собственного производства генетически модифицированных клеток, придерживаясь при этом руководящих принципов, установленных национальными и международными регулирующими органами.

Производство генетически модифицированных Т-клеточных продуктов в больших масштабах сопряжено с рядом проблем, особенно с точки зрения производственных возможностей учреждения и необходимости удовлетворения требований к количеству инфузий. Одна из основных проблем связана с производством крупномасштабных вирусных векторов в соответствии с рекомендациями надлежащей производственной практики (GMP), которые часто передаются на аутсорсинг сторонним компаниям. Кроме того, упрощение процесса трансдукции Т-клеток может помочь свести к минимуму вариативность между производственными партиями, снизить затраты и облегчить обучение персонала. В этом исследовании мы описываем оптимизированный процесс лентивирусной трансдукции первичных Т-клеток человека с флуоресцентным маркером в качестве интересующего гена. Весь процесс соответствует стандартам GMP и реализуется в нашем учебном заведении.

Введение

Появление адоптивной клеточной терапии (ACT) и химерных антигенных рецепторов (CAR)-T-клеток привело к революционному сдвигу в современной клинической практике, установив новую парадигму персонализированной медицины. В частности, CAR-T-клетки, нацеленные на CD19, продемонстрировали исключительный клинический ответ и представляют собой наиболее совершенную Т-клеточную терапию злокачественных опухолей В-клеток 1,2,3,4,5. Тем не менее, современные коммерциализированные генно-модифицированные методы лечения Т-клетками в значительной степени полагаются на вирусные векторы для переноса генов. Внедрение вирусных векторов в ACT, особенно в условиях надлежащей производственной практики (GMP) в академической среде, представляет собой значительные трудности из-за ограничений масштабируемости, требований к специализированному оборудованию, потребности в высококвалифицированном персонале и использования соответствующих требованиям GMP реагентов для плазмидно-опосредованного производства вирусных частиц 6,7,8.

Следовательно, производственный процесс генно-модифицированной Т-клеточной терапии является сложным и обычно начинается с выделения мононуклеарных клеток периферической крови (МПКМ) из продукта лейкафереза. Т-клетки часто обогащают из пула PBMC и активируют с помощью микрокомплексов анти-CD3/CD28 7,9. Впоследствии Т-клетки генетически модифицируют с помощью вирусных или невирусных векторов, которые могут быть произведены на месте или на аутсорсинге. Чтобы получить необходимое количество клеток для инфузии, генно-модифицированные клетки размножаются перед окончательным составлением и/или криоконсервацией. Наконец, клеточный продукт должен удовлетворять различным критериям высвобождения, основанным на нескольких анализах контроля качества9.

Этот протокол представляет собой комплексную методологию, использующую простые методы манипулирования ex vivo здоровыми PBMC для производства генно-модифицированного продукта Т-клеток в условиях, соответствующих требованиям GMP. Протокол включает в себя использование лентивирусного вектора, который может быть передан на аутсорсинг вирусной компании, обеспечивающей все необходимые количественные/функциональные тесты, тесты на чистоту и безопасность (например, титр вируса, обнаружение лентивируса, компетентного для репликации ДНК клетки-хозяина). В данном исследовании использовался лентивирусный вектор второго поколения на основе VSV-g (Vesicular Stomatitis Virus G Protein) с зеленым флуоресцентным белком (GFP) в качестве интересующего гена в конститутивной экспрессии.

Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.

Протокол

Это исследование было одобрено Комитетом по этике Университета Патр и Наблюдательным советом Университетской больницы общего профиля Патры. Перед получением биологических образцов от здоровых лиц было получено информированное согласие. Оценка соответствия участников критериям отбора проводилась в соответствии с институциональными процедурами и в соответствии со стандартами JACIE по лейкаферезу. Если этот протокол будет внедрен в клинических условиях ACT, все процедуры должны соответствовать рекомендациям надлежащей производственной практики (GMP) и выполняться в чистых помещениях, соответствующих требованиям GMP. При работе с вирусными векторами необходимы особые меры предосторожности, и эти процедуры должны проводиться в специальном кабинете биобезопасности. В этом исследовании описанные процедуры были проведены в рамках валидированной гипоксистанции H35 HEPA (см. таблицу материалов) для обеспечения контролируемой и контролируемой среды. Обеззараживание всех опасных жидкостей следует проводить с использованием 10% раствора хлорной извести.

1. Выделение PBMC и активация Т-клеток (день 0)

  1. Соберите клетки из донорского аферезного мешка (лейкопаки, см. таблицу материалов) в пробирки по 50 мл, в зависимости от исходного объема.
  2. Выполните две промывки клеточного мешка, влив 15 мл полной кроветворной среды (+5% HSA, коммерческие безсывороточные гемопоэтические среды, см. таблицу материалов).
  3. Проведите центрифугирование с градиентом плотности на основе полисахаридов при разбавлении 1:2 (реагент:образец). Центрифуга при 800 x g в течение 30 мин при комнатной температуре с перерывами (A/D, 9/0).
  4. С помощью микропипетки соберите PBMC в чистую пробирку объемом 50 мл.
  5. Промойте клетки дважды с помощью 1x PBS, заполняя до 50 мл для каждой стирки (400 x g, 10 мин, комнатная температура). Ресуспендировать ячейки в 5 мл полной среды.
  6. Подсчитайте количество клеток с помощью трипанового синего с помощью стандартного гемоцитометра или автоматического счетчика клеток (см. таблицу материалов).
  7. Разбавляют клетки полной средой до достижения концентрации 2 x 106 клеток/мл.
  8. Активируйте 20 x 106 PBMC, добавив 10 мкл реагента для стимуляции Т-клеток (см. таблицу материалов) на 2 x 106 исходных клеток.
    ПРИМЕЧАНИЕ: Этот протокол предназначен для активации 20 x 106 PBMC, но при необходимости может быть скорректирован для большего количества ячеек.
  9. Добавьте rhIL-2 (20 U/мл) (см. Таблицу материалов), осторожно перемешайте и перелейте смесь в соответствующий сосуд (например, 6-луночный планшет).
  10. Инкубируют клетки при 37 °С, 5%СО2 в течение 72 ч.

2. Лентивирусная трансдукция Т-клеток (3-й день)

  1. Перенесите клеточную культуру в подходящий сосуд, например, в коническую пробирку объемом 50 мл. Хорошо перемешайте и центрифугируйте при 300 x g в течение 10 минут при комнатной температуре (RT), чтобы удалить активационный реагент. Осторожно выбросьте надосадочную жидкость полностью и повторно суспендируйте гранулу в 1 мл полной среды.
    ПРИМЕЧАНИЕ: На этом этапе можно разморозить вирус на льду.
  2. Подсчитайте клетки с помощью трипанового синего.
  3. Ресуспендируйте ячейки в полной среде для достижения концентрации, позволяющей покрыть 0,5 x10,6 ячеек общим объемом 400 мкл на лунку в 24-луночном планшете. Добавьте рИЛ-7 (155 ЕД/мл) и рИЛ-15 (290 ЕД/мл) (см. таблицу материалов).
    ПРИМЕЧАНИЕ: Убедитесь, что вы учитываете количество добавляемых вирусов. Обратитесь к шагу 2.4.
  4. В отдельной пробирке добавляют Вектофузин-1 (см. Таблицу материалов) в среду Opti-MEM в концентрации 10 мкг/мл объемом, равным используемому вирусному объему.
    ПРИМЕЧАНИЕ: Учитывайте общий объем клеточной культуры при расчете концентрации Вектофузина-1. Смотрите шаг 2.3. В качестве альтернативы Vectofusin-1 GMP может быть использован в качестве реагента класса GMP.
  5. Смешайте концентрированный вирус с кратностью инфекции (MOI) 40 со смесью Vectofusin-1/Opti-MEM (соотношение 1:1) и тщательно перемешайте. Добавьте эту смесь в клеточную культуру и при необходимости доведите общий объем до 400 мкл на лунку, используя полную среду.
  6. Накройте тарелку крышкой, закройте ее парафиновой пленкой и центрифугируйте при 1000 x g в течение 2 ч при 32 °C. Затем инкубируют планшет при 37 °C, 5%CO2 в течение ночи.

3. Удаление вирусов и размножение Т-клеток (4-й день)

  1. Соберите клетки и поместите их в подходящий сосуд, например, в пробирку объемом 50 мл.
  2. Центрифугируйте клетки при 400 x g при комнатной температуре (RT) в течение 5 мин. Осторожно полностью удалите надосадочную жидкость и повторно суспендируйте гранулу в 1 мл полной среды.
  3. Подсчитайте клетки с помощью трипанового синего. Ресуспендировать клетки в полной среде в концентрации 1 x 106 клеток/мл. Добавьте рИЛ-7 (155 ЕД/мл) и рИЛ-15 (290 ЕД/мл) (см. таблицу материалов).
  4. Переложите клетки в соответствующий сосуд, например, колбу Т25, в концентрации 0,3-0,5 x 106 клеток/см2 и инкубируйте их при 37 °C, 5% CO2, в течение 2 дней.
    ПРИМЕЧАНИЕ: Если требуется большая популяция клеток, клетки можно субкультивировать (1:2) в присутствии rhIL7 и rhIL-15 каждые 2 дня, следуя тем же условиям инкубации, упомянутым выше, до тех пор, пока не будет достигнуто желаемое количество клеток.

4. Криоконсервация (День 14)

ПРИМЕЧАНИЕ: Для переноса криовиалов в место хранения на этом этапе потребуется лед. Сроки криоконсервации зависят от желаемого количества клеток. Для этого протокола криоконсервация проводится на 14-й день после достижения 25-кратного расширения.

  1. Как только желаемое количество клеток будет достигнуто, соберите клетки и переложите их в пробирки объемом 50 мл (отрегулируйте количество пробирок в зависимости от общего объема).
  2. Центрифужируйте пробирки при 400 x g при комнатной температуре (RT) в течение 5 минут. Осторожно полностью удалите надосадочную жидкость и повторно суспендируйте гранулу в 10 мл среды. При необходимости объедините ячейки из нескольких пробирок.
  3. Подсчитайте клетки с помощью трипанового синего. Сохраняйте аликвоту 1 x 106 ячеек для каждого тестирования контроля качества (см. Раздел 5) для оценки числа векторных копий и эффективности трансдукции.
  4. Центрифугируйте пробирки при 400 x g в течение 10 мин при RT. На этом этапе пометьте криовиалы соответствующим образом.
  5. Полностью удалить надосадочную жидкость и повторно суспендировать гранулу в криоконсервационном растворе, состоящем из 50% HSA и 40% HBSS в концентрации 1 x 10,7 клеток на мл на криовиал. Переложите клеточную суспензию в соответствующее количество криовиалов и добавьте 10% диметилсульфоксид (ДМСО) в каждый криовиал.
  6. Поместите криовиалы на лед и быстро переместите их в морозильную камеру с регулируемой скоростью для криоконсервации. После криоконсервации переложите криовиалы в контролируемый резервуар с жидким азотом для длительного хранения.

5. Контроль качества (День 14)

ПРИМЕЧАНИЕ: Для тестирования на высвобождение продукт прошел несколько тестов, включая тесты на стерильность на рост микробов и оценку уровня эндотоксина. Эти тесты были проведены в сертифицированных лабораториях Университетской больницы общего профиля Патр и Университета Патры. Наличие микоплазмы определяли на месте с помощью биохимического детекционного анализа и измеряли на люминометре в соответствии с инструкциями производителя (см. таблицу материалов). Фенотип клеток (рис. 1), а также количество и жизнеспособность клеток оценивали самостоятельно с помощью проточной цитометрии (см. раздел 5.1) и автоматического счетчика клеток (см. таблицу материалов) соответственно. Критерии выпуска были установлены на основании опубликованных данных и рекомендаций 10,11 для клеточных продуктов, произведенных по ГМП (табл. 1).

  1. Окрашивание методом трансдукции и проточной цитометрии (14-й день)
    ПРИМЕЧАНИЕ: Аликвота 1 x 106 клеток будет окрашена на жизнеспособность (7-AAD) и маркер CD32 для оценки эффективности трансдукции (см. таблицу материалов). Если необходимо обнаружить интересующий ген, например, в случае CAR-T-клеток, специфическое антитело должно быть другого цвета, чем у CD3-маркера и 7-AAD, чтобы избежать компенсации. Следует учитывать соответствующие контрольные пробы.
    1. Поместите образец в пробирку FACS и добавьте 500 мкл буфера FACS.
    2. Центрифугируйте пробирку при 400 x g при RT в течение 5 мин.
    3. Полностью слейте надосадочную жидкость с помощью пипетки и повторно суспендируйте гранулу в растворе, разбавленном в соотношении 1:5 буфера CD3:FACS (см. таблицу материалов).
    4. Встряхните образец и инкубируйте в течение 30 минут на льду в темноте.
    5. Добавьте 500 мкл буфера FACS. Центрифуга при 400 x g в течение 5 мин (RT).
    6. Полностью выбросьте надосадочную жидкость и повторно суспендируйте гранулу в разбавленном растворе буфера 7-AAD:FACS в соотношении 1:20 (см. таблицу материалов).
    7. Измельчите образец и инкубируйте в течение 10 минут на льду в темноте.
    8. Добавьте 200 мкл буфера FACS и проанализируйте образец с помощью проточного цитометра (см. таблицу материалов).

Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.

Результаты

Оценка эффективности трансдукции
Трансдуцированные клетки оценивали на экспрессию интересующего гена (GFP) с помощью проточной цитометрии. Репрезентативные результаты представлены на рисунке 1. На 14-й день более 95% клеток были CD3+, что указывает на успешную активацию и экспансию Т-клеток. Эффективность трансдукции в популяции CD3+ была измерена на уровне 58,7% (TD, рис. 1C) по сравнению с нетрансдуцированны...

Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.

Обсуждение

Лентивирусные векторы в качестве средств доставки генов являются важными инструментами в области клеточной и генной терапии из-за их способности трансдуцировать как делящиеся, так и неделящиеся клетки12. Тем не менее, крупномасштабное производство лентивирусных векторов с использованием GMP-совместимых методов по-прежнему является сложной задачей из-за различных параметров, таких как методы трансфекции и этапы очистки, что может привести к изменчивости партий лентивирусов. Академические центры час...

Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.

Раскрытие информации

Н.С. разработал протокол и написал рукопись, которая была рассмотрена и проконтролирована А.С.; К.С., Г.А. провели дополнительные эксперименты; Д.К., М.Л. оказали ценную поддержку в экспериментах и вместе с В.З., Н.Т. в процессе обзора. Н.Т. является членом ProtATonce Ltd. Все остальные авторы заявляют об отсутствии конкурирующих интересов.

Благодарности

Это исследование было софинансировано национальными фондами Европейского Союза и Греции в рамках Операционной программы «Конкурентоспособность, предпринимательство и инновации» под названием «ИССЛЕДОВАНИЯ – СОЗДАНИЕ – ИННОВАЦИИ» (код проекта: T2EDK - 00474). Мы также хотели бы выразить благодарность фонду «Выбери жизнь» за постоянную поддержку GMP-лаборатории «Димитрис Лоис» Института клеточной терапии.

Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.

Материалы

Список материалов, использованных в этой статье
ИмяКомпанияКаталожный номерКомментарии
24-луночная пластина с обработкой TCCorning353047
5 мл FACS tube Пробирки Corning352054
50 мл FalconGreiner biomedica227261
6-луночная пластина с обработкой TCCorning353046
7-AADBD Biosciences559925
BD FACS CANTO IIBD BiosciencesV96300084
BSAApplichemA1391
Cell Counter Corning Cell CytosmartJ21E0081
CryovialsGreiner biomedica122263
диметилсульфоксидом (ДМСО)Sigma-AldrichD2438
Dulbecco' s Фосфатно-солевой буфер (D-PBS)Life Technologies14190
EDTAInvitrogen15575-038
FACS Buffer (1x D-PBS, 0,5% BSA, 2 mM EDTA)--
FlowJo Software v10.6.2 TreeStarInc-Gibco
CTS Opti-MEM I MediumThermoFisher ScientificA4124801
GMP rhIL-15Miltenyi Biotec170-076-114
GMP rhIL-2Miltenyi Biotec170-076-146
GMP rhIL-7Miltenyi Biotec170-076-111
Hanks' s Сбалансированный солевой раствор (HBSS)Life Technologies14175
HEPA Whitley H35 ГипоксистанцияDon Whitley ScientificHA0315172H
Сывороточный альбумин человека (HSA)BaxterB05AA01
Junior LB 9509 Портативный люминометрBerthold Technologies6506
Lenti-X Набор для количественного определения провирусаTakara Bio631239
LymphoprepStemcell Technologies7811
MACS GMP Т-клетка TransActMiltenyi Biotec170-076-156
Мышиный античеловек  CD3 (Клон: UCHT-1)BD Biosciences557706
MycoAlert Plus Набор для обнаруженияLonza BioscienceLT07-703
Парапленка сверхрасширяемая закрывающая пленочная лента 5 см x 75 мD.Dutscher90261
PeriStem PS-650-DB (мешок для афереза)Biomed DeviceSC00816
строгальный станок Kryo10 Series IIIPlaner
T75 колбыGreiner biomedica658175
Trypan blue, 0,4% растворInvitrogenT10282
Vectofusin-1 GMPMiltenyi Biotec170-076-165
X-VIVOTM 15 Сыворотка Гемопоэтическая клетка MediumLonza BioscienceA1048501

Ссылки

  1. Maude, S. L., Teachey, D. T., Porter, D. L., Grupp, S. A. CD19-targeted chimeric antigen receptor T-cell therapy for acute lymphoblastic leukemia. Blood. 125 (26), 4017-4023 (2015).
  2. Brentjens, R., et al. CD19-targeted T cells rapidly induce molecular remissions in adults with chemotherapy-refractory acute lymphoblastic leukemia. Science Translational Medicine. 5 (177), 177ra38(2013).
  3. Maude, S. L., et al. Chimeric antigen receptor T cells for sustained remissions in leukemia. The New England Journal of Medicine. 371 (16), 1507-1517 (2014).
  4. Grupp, S. A., et al. Chimeric antigen receptor-modified T cells for acute lymphoid leukemia. The New England Journal of Medicine. 368 (16), 1509-1518 (2013).
  5. Schuster, S. J., et al. Sustained remissions following chimeric antigen receptor modified T cells directed against CD19 (CTL019) in patients with relapsed or refractory CD19+ lymphomas. Blood. 126 (23), 183(2015).
  6. Levine, B. L., Miskin, J., Wonnacott, K., Keir, C. Global manufacturing of CAR T cell therapy. Molecular Therapy - Methods & Clinical Development. 4, 92-101 (2017).
  7. Wang, X., Rivière, I. Clinical manufacturing of CAR T cells: foundation of a promising therapy. Molecular Therapy - Oncolytics. 3, 16015(2016).
  8. Iancu, E. M., Kandalaft, L. E. Challenges and advantages of cell therapy manufacturing under Good Manufacturing Practices within the hospital setting. Current Opinion in Biotechnology. 65, 233-241 (2020).
  9. Kaiser, A. D., et al. Towards a commercial process for the manufacture of genetically modified T cells for therapy. Cancer Gene Therapy. 22 (2), 72-78 (2015).
  10. Guidelines on quality, non-clinical and clinical aspects of medicinal products containing genetically modified cells. European Medicines Agency. , EMA/CAT/GTWP/671639/2008 Rev. 1 - corr., Committee for Advanced Therapies (CAT) (2020).
  11. Castella, M., et al. Point-of-care CAR T-Cell production (ARI-0001) using a closed semi-automatic bioreactor: experience from an academic phase I clinical trial. Frontiers in Immunology. 11, 482(2020).
  12. Naldini, L. Lentiviruses as gene transfer agents for delivery to non-dividing cells. Current Opinion in Biotechnology. 9 (5), 457-463 (1998).
  13. Ausubel, L. J., et al. Production of CGMP-grade lentiviral vectors. Bioprocess International. 10 (2), 32-43 (2012).
  14. Van der Loo, J. C. M., Wright, J. F. Progress and challenges in viral vector manufacturing. Human Molecular Genetics. 25 (R1), R42-R52 (2016).
  15. Rad, S. M. A. H., Poudel, A., Tan, G. M. Y., McLellan, A. D. Promoter choice: Who should drive the CAR in T cells. PLoS One. 15 (7), e0232915(2020).
  16. Sandrin, V., et al. Lentiviral vectors pseudotyped with a modified RD114 envelope glycoprotein show increased stability in sera and augmented transduction of primary lymphocytes and CD34+ cells derived from human and nonhuman primates. Blood. 100 (3), 823-832 (2002).
  17. Costello, E., et al. Gene transfer into stimulated and unstimulated T lymphocytes by HIV-1-derived lentiviral vectors. Gene Therapy. 7 (7), 596-604 (2000).
  18. Radek, C., et al. Vectofusin-1 improves transduction of primary human cells with diverse retroviral and lentiviral pseudotypes, enabling robust, automated closed-system manufacturing. Hum Gene Therapy. 30 (12), 1477-1493 (2019).
  19. Hanenberg, H., et al. Colocalization of retrovirus and target cells on specific fibronectin fragments increases genetic transduction of mammalian cells. Nature Medicine. 2 (8), 876-882 (1996).
  20. Lamers, C. H. J., et al. Retronectin-assisted retroviral transduction of primary human T lymphocytes under good manufacturing practice conditions: tissue culture bag critically determines cell yield. Cytotherapy. 10 (4), 406-416 (2008).
  21. O'Doherty, U., Swiggard, W. J., Malim, M. H. Human immunodeficiency virus type 1 spinoculation enhances infection through virus binding. Journal of Virology. 74 (21), 10074-10080 (2000).
  22. Cieri, N., et al. IL-7 and IL-15 instruct the generation of human memory stem T cells from naive precursors. Blood. 121 (4), 573-584 (2013).
  23. Zhou, J., et al. Chimeric antigen receptor T (CAR-T) cells expanded with IL-7/IL-15 mediate superior antitumor effects. Protein Cell. 10 (10), 764-769 (2019).
  24. Ghassemi, S., et al. Rapid manufacturing of non-activated potent CAR T cells. Nature Biomedical Engineering. 6 (2), 118-128 (2022).
  25. Wang, R. -N., et al. Optimized protocols for γδ T cell expansion and lentiviral transduction. Molecular Medicine Reports. 19 (3), 1471-1480 (2019).
  26. Yuan, W., et al. Comparative analysis and optimization of protocols for producing recombinant lentivirus carrying the anti-Her2 chimeric antigen receptor gene. The Journal of Gene Medicine. 20 (7-8), e3027(2018).
  27. Zhu, F., et al. Closed-system manufacturing of CD19 and dual-targeted CD20/19 chimeric antigen receptor T cells using the CliniMACS Prodigy device at an academic medical center. Cytotherapy. 20 (3), 394-406 (2018).
  28. Mock, U., et al. Automated manufacturing of chimeric antigen receptor T cells for adoptive immunotherapy using CliniMACS Prodigy. Cytotherapy. 18 (8), 1002-1011 (2016).

Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.

Перепечатки и разрешения

Больше статей

Адоптивная клеточная терапияCAR-T-клеткилентивирусная трансдукцияактивация Т-клетокпроточная цитометриявыделение PBMCраствор для криоконсервациигематологические злокачественные новообразования