$$\rightleftharpoonup{xx}$$
$$\longleftharp{xx}$$,
$$\longrightharp{xx}$$,
Modern tıbbın manzarası gen ve hücre temelli tedavilerdeki (GCT) son gelişmelerle hızla değişmiştir. Çeviri araştırmalarında en hızlı büyüyen alanlardan biri olan GCT sektörü, benzersiz ve eşi görülmemiş zorluklarla da karşı karşıyadır. Sağlam klinik sonuçlara ek olarak, verimli ve uygun maliyetli üretim süreçleri GCT ticari başarı için gereklidir, özellikle küçük ölçekli üretim elde etmek zordur1. Zaman maliyeti, işçilik, ve kalite güvenceleri hücrelerin her toplu sadece yüz veya binlerce yerine bir hasta için birkaç doz üretir büyütülür. Üretim süreçlerinin antikor ve rekombinant protein üretimine daha çok benzediği allojen hücre tedavilerinden farklı olarak, otolog hücre tedavileri genellikle küçük ölçeklioperasyonlar1 olarak üretilmektedir. Biyofarmasötik üretiminde nispeten yeni bir fenomen olarak2, küçük ölçekli hücre işleme seçenekleri şu anda oldukça sınırlıdır.
Arabellek değişimi hücre üretimi için gereklidir. Hücrelerin kültür medyasından çıkarıldığı ve kriyopreservation veya infüzyonu için yoğunlaştığı alt akım süreçlerinden biridir. Şu anda, küçük ölçekli hücre üretimi genellikle akademik araştırma ortamında benzer süreçler uygular ve sterilite korumak için özel temiz odalar güvenir3. Manuel downstream süreçleri genellikle hacim azaltma ve tampon değişimi için pelet ve yeniden hücreleri askıya benchtop santrifüjler kullanın. Bu açık süreçler pahalı (yani, işçilik ve temiz oda bakımı) ve ticari üretim için ideal olmayan sınırlı üretim kapasitesine sahip2,3.
Otomasyonun uygulanması, üretim verimliliğini artırmak ve ticari ölçekli üretimlere ulaşmak için bir çözüm olarak önerilmiştir2. Gama ışınlaması veya terminal uç filtrasyon gibi biyolojik yöntemlerle hücre bazlı ürünlerde sterilite elde edilemez. Bunun yerine, kontaminasyon risklerini azaltmak için otomatik kapalı bir sistem kurulur ve operatörler sterilite4korumak için temiz odalara güvenerek. Proses otomasyonu, aynı zamanda birden fazla sistem paralel çalışan (ölçeklendirme) ya da sırayla operatörler arasındaki değişkenliği en aza indirir bireysel bir cihazın işleme kapasitesini (ölçeklendirme) artırarak ölçeklenebilirlik sorunu giderir. Ayrıca, otolog tedavilerin maliyet modelleme analizi otomasyon üretim maliyetini azaltabilir düşündürmektedir5,6. Ancak, otomatik bir üretim platformu7kullanılan bir otolog kök hücre klinik çalışmada hiçbir maliyet avantajı bulundu 7 , otomasyon maliyet yararı bireysel üretim sürecine bağlı olabileceğini düşündürmektedir.
Otomasyonun mevcut bir üretim sürecine dahil edilebildiği farklı stratejiler vardır. Bu, tam entegre bir platform veya modüler tabanlı bir işlem zinciri uygulanarak elde edilebilir. CliniMACS Prodigy (Miltenyi Biotec), Cocoon (Oktan Biotech) ve Quantum (Terumo BCT) gibi otolog hücre üretimi için ticari olarak kullanılabilen birkaç tam entegre platform bulunmaktadır. Genellikle "GMP-in-a-box" olarak tanımlanan bu entegre platformlar, altyapı konusunda düşük taleplere sahiptir ve kullanımı kolaydır. Ancak, tam entegre bir kurulumun üretim kapasitesi sisteme bağlı kuluçka makinesi ile sınırlandırılabilir. Örneğin, Prodigy'nin kültür kapasitesi 400 mL haznesi8 ile sınırlıdır ve Quantum kartuşunun 2,1 m2 (120 T175 şişeye eşdeğer)olarakayarlanmış sınırlayıcı bir yüzey alanı vardır 7 , daha yüksek hücre dozları gerektiren hastalar için yeterli olmayabilir9,10. Ayrıca, Prodigy ve Quantum kullanımlarını sınırlayan ortak bir özelliğe sahiptir: operasyonel birim hücre genişletme dönemi boyunca tek bir hücre grubu tarafından işgal edilir, böylece her birim11tarafından imal edilebilen toplu iş sayısını sınırlandırır. Otomasyon için modüler yaklaşım ticari üretim süreci 12 simüle birden fazla modüler birimleri ile bir üretim zinciri oluşturmaktır12,13. Kültür cihazını hücre yıkama cihazından ayıran bu yaklaşım, böylece üretim verimliliğini en üst düzeye çıkarabilir. İdeal bir işleme cihazı uyarlanabilir ve üretim ihtiyacı12ölçeklenebilir biri olacaktır.
1970'li yıllara dayanan karşı akış santrifüj (CFC) teknolojisi, hücre işleme de uzun bir geçmişe sahip14. Santrifüj kuvvetini bir karşı akış kuvvetiyle dengeleyerek hücre konsantrasyonu ve ayrıştırma sağlar. Tipik olarak, bir hücre süspansiyonu bir hücre odasının dar ucundan sabit bir akış hızı altında bir santrifüj kuvvete maruz kalırken girer (Şekil 1A). Sıvının akışı santrifüj kuvvetine ters yönde yapılır. Buna, hücre odası içinde bir degrade oluşturan karşı akış kuvveti denir. Hücre odası koni şeklindeki hücre odasının ucundan genişledikçe karşı akış kuvveti azalır. Daha yüksek yoğunluklu ve daha büyük çapı olan hücreler daha yüksek bir sedimantasyon hızına sahiptir ler ve böylece koni şeklindeki hücre odasının ucuna doğru kuvvet dengesine ulaşırlar. Küçük parçacıklar haznetabanına doğru dengeye ulaşabilir veya haznede tutulamayacak kadar küçük olabilir ve yıkanır. CFC teknolojisi çoğunlukla dendritik hücre tedavileri için monosit izole gibi kan aferez ürünleri işleme uygulaması için bilinir15,16. Tampon değişimi açısından, CFC teknolojisi sadece büyük ölçekli üretim17 uygulanmıştır ve otolog hücre tedavileri küçük ölçekli üretim için henüz kullanılmak üzere.
Küçük ölçekli hücre üretimi için uygun bir cihaz ihtiyacını gidermek için, otomatik bir CFC cihazı (Malzemeler Tablosubakınız), son zamanlardageliştirilmiştir 18. Otomatik hücre işleme cihazı hücre enkaz kaldırmak ve tampon değişimi kolaylaştırmak için karşı akış santrifüj teknolojisini kullanır. Cihaz, hücrelerin steril, kapalı bir sistem içinde işlenmesini sağlayan hücre aktarım torbasına steril bağlanabilen tek kullanımlık bir kit ile tampon değişimi gerçekleştirir. Burada, otomatik protokollerde memeli hücre kültürlerinde tampon değişimi gerçekleştirmek için bir karşı akım santrifüj cihazının kullanımını araştırıyoruz. Bu çalışmada, nonadherent ve yapışık hücre tiplerini modellemek için Jurkat hücreleri ve mezenkimal stromal hücreleri (MSCs) kullanarak tampon değişim protokolünü test ettik. Jurkat hücreleri genellikle akut T hücreli lösemi19,20çalışma için kullanılan T hücreleri ölümsüzleştirilmiş vardır. MSC'ler, çok çeşitli hastalıklar için insan klinik çalışmalarında çalışılan yetişkin kök hücrelerdir9.