Крупномасштабное производство клеток на основе растворимых пористых микроносителей GMP-класса
7 июля 2023 г.
Здесь мы представляем протокол для достижения крупномасштабного производства адгезивных клеток с помощью полностью закрытой системы на основе растворимых микроносителей GMP-класса. Культивирование мезенхимальных стволовых клеток человека, клеток HEK293T и клеток Vero было валидировано и соответствовало как количественным требованиям, так и критериям качества для индустрии клеточной и генной терапии.
За последние два десятилетия индустрия клеточной и генной терапии стала свидетелем экспоненциального роста. Тем не менее, существует большой технологический разрыв между лабораторными исследованиями и производством промышленных навыков. В соответствии с нормативной политикой и для удовлетворения экологических требований отрасли CGT для производства клеточной терапии были внедрены автоматизированные закрытые системы.
Для адгезивных клеток перспективным является культивирование с использованием микроносителей в масштабируемых биореакторах с перемешиванием. Как правило, коммерциализированные микроносители нежелательны. Забор клеток с помощью трипсинизации и сохранения микроносителей по размеру не только неэффективен и сложен, но и влияет на качество клеток и вызывает проблемы с безопасностью.
В этом исследовании мы успешно добились крупномасштабного производства клеток на основе растворимых микроносителей 3D TableTrix GMP-класса в автоматизированной и закрытой системе. Более 11 миллиардов мезенхимальных стволовых клеток человека были получены в результате двухступенчатого расширения в течение девяти дней. Мы также продемонстрировали высокую плотность культивирования клеток HEK293T и Vero, в которых обе плотности достигали более 10 миллионов клеток на миллилитр.
Эта передовая биопроизводственная платформа позволяет эффективно расширять и полностью собирать клетки адгезии автоматизированным и закрытым способом. Наш протокол дает возможность повысить эффективность производства и усовершенствовать контроль качества при промышленном производстве продукции CGT.
Просмотрите полный транскрипт и получите доступ к тысячам научных видео
Обзор
В данной статье представлен протокол крупномасштабного производства адгезивных клеток с использованием полностью закрытой системы и растворимых микроносителей качества GMP. Была проведена валидация культивирования мезенхимальных стволовых клеток человека, клеток HEK293T и клеток Vero для обеспечения требований к качеству и количеству, предъявляемых индустрией клеточной и генной терапии.
Основные компоненты исследования
Область науки
- Клеточная и генная терапия
- Методы культивирования клеток
- Биотехнологический процесс
Теоретические основы
- Индустрия клеточной и генной терапии стремительно развивалась на протяжении последних двух десятилетий.
- Существует значительный разрыв между лабораторными исследованиями и промышленным производством.
- Для производства клеточных терапевтических препаратов внедряются автоматизированные закрытые системы.
- Традиционные микроносители создают определенные трудности при сборе клеток и влияют на качество продукта.
Цель исследования
- Разработать масштабируемый метод культивирования адгезивных клеток.
- Повысить эффективность и безопасность процессов сбора клеток.
- Обеспечить соответствие нормативным стандартам производства препаратов для клеточной терапии.
Используемые методы
- Использование растворимых микроносителей стандарта GMP.
- Внедрение полностью закрытой системы для культивирования клеток.
- Валидация типов клеток, включая мезенхимальные стволовые клетки человека, HEK293T и клетки Vero.
- Оценка количественных и качественных критериев для применения в клеточной терапии.
Основные результаты
- Протокол позволил успешно культивировать адгезивные клетки в большом масштабе.
- Критерии качества полученных клеток соответствовали отраслевым стандартам.
- Производство в закрытой системе продемонстрировало повышенную безопасность и эффективность.
- Валидированные типы клеток пригодны для терапевтического применения.
Выводы
- Разработанный протокол решает ключевые проблемы в производстве клеточных продуктов.
- Он представляет собой надежный метод получения адгезивных клеток в соответствии с регуляторными требованиями.
- Данный подход позволяет повысить масштабируемость производства препаратов для клеточной и генной терапии.
Часто задаваемые вопросы
Практическая значимость для промышленности
Промышленное производство адгезивных клеток является критическим узким местом в цепочках разработки методов клеточной и генной терапии (КГТ), где масштабируемость, качество и соответствие нормативным требованиям напрямую влияют на развитие портфеля препаратов. Интеграция растворимых пористых микроносителей стандарта GMP с автоматизированными закрытыми платформами биопроцессинга позволяет решить основные проблемы экспансии клеток, эффективности сбора и стандартизации. Данная технология обеспечивает стабильное, воспроизводимое и высокопродуктивное получение терапевтических типов клеток, поддерживая непрерывность трансляции и принятие решений с учетом рисков в программах КГТ.
Стратегическое применение в биофармацевтических исследованиях и разработках
Ранние этапы поиска и валидация мишени
- Обеспечивает быстрое наращивание популяций адгезивных типов клеток для проведения функциональных исследований на основе выдвинутых гипотез.
- Снижает биологические риски за счет предоставления высококачественных, фенотипически стабильных популяций клеток.
- Повышает прогностическую достоверность последующих анализов за счет обеспечения стабильного качества и жизнеспособности клеток.
Скрининг и разработка анализа
- Обеспечивает получение валидированных, масштабируемых клеточных источников для высокопроизводительного скрининга и стандартизации анализа.
- Повышает воспроизводимость и количественные показатели за счет минимизации ручных манипуляций и риска контаминации.
- Позволяет повторно использовать платформу для различных типов клеток, поддерживая гибкие конвейеры разработки методов анализа.
Трансляционные и доклинические исследования
- Соответствует моделям клеток, имеющих значение для заболеваний, поддерживая экспансию hMSCs, HEK293T и клеток Vero.
- Сохраняет фенотипическую и функциональную целостность после экспансии, что способствует проведению трансляционных исследований биомаркеров.
- Снижает биологический риск при доклинической валидации, обеспечивая высокую жизнеспособность и способность к дифференцировке.
Интеграция конвейеров и рабочих процессов
Эта платформа биопроцессинга связывает этапы раннего поиска, идентификации ведущих соединений и доклинического производства, обеспечивая масштабируемое производство клеток в соответствии со стандартами GMP в закрытых системах.
- Поиск новых биологических мишеней: Обеспечивает надежную проверку гипотез и исследование сигнальных путей с использованием высококачественных клеточных выходов.
- Скрининг: Предоставляет готовые к анализу, воспроизводимые популяции клеток для оценки соединений и стандартизации платформ.
- Аналитика: Позволяет проводить количественную оценку выхода, жизнеспособности и фенотипа клеток для сравнения различных условий.
- Трансляционные исследования: Обеспечивают преемственность от этапа поиска до доклинической валидации с использованием релевантных типов клеток при конкретных заболеваниях.
- Корпоративное повторное использование: Создает масштабируемую, многократно используемую производственную базу для различных программ по разработке клеточной и генной терапии (CGT).
Операционное и корпоративное воздействие
- Научная ценность: повышает прогностическую достоверность и снижает механистическую неопределенность в рабочих процессах с использованием клеточных моделей.
- Операционная ценность: улучшает стандартизацию, воспроизводимость и масштабируемость процессов производства клеток.
- Стратегическая ценность: повышает качество принятия решений о продолжении или прекращении разработки (go/no-go) и эффективность использования капитала за счет снижения биологических рисков на поздних этапах.
- Влияние на портфель: позволяет осуществлять приоритизацию и продвижение активов в области клеточной и генной терапии (CGT) с учетом рисков за счет обеспечения надежных поставок клеток.
Особенности реализации
- Требуется опыт работы с биореакторами, культивированием клеток и автоматизацией процессов.
- Необходим доступ к растворимым микроносителям стандарта GMP и инфраструктуре для биопроцессинга в закрытых системах.
- Требуется межкомандная стандартизация протоколов для обеспечения стабильного качества результатов.
- Может потребоваться адаптация метода для различных типов адгезивных клеток или требований к масштабированию.
- Пропускная способность и масштабируемость ограничены мощностью биореактора и интеграцией процессов.
Часто задаваемые вопросы о биофармацевтике
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
