客人列2021年10月29日

CAR-T制造在哪里需要技术创新?

作者:David Lin, BioPlan Associates

基因治疗

细胞治疗和生物制造方面的投资继续保持稳定的上升趋势。根据BioPlan的《2021年生物制药制造年度报告》,1细胞疗法的生产能力预计今年将增加29.4%,与2019年和2018年的情况类似。此外,细胞治疗有望在未来五年进一步扩大,生物制造商和CMOs的产能预计将分别增长29.2%和31.0%。

资料来源:2021年第18期生物制药生产能力和产量报告和调查,第18年度版,BioPlan Associates,马里兰州洛克维尔,2021年4月,491页。

即使有了预期的产能增长,目前和未来的细胞治疗生产能力仍面临着一些担忧,包括预期的“产能紧缩”,类似于主流生物处理的产能紧缩,这在21世纪初是人们担心的,但基本上避免了。在COVID-19大流行期间,需要提高的产能也在发生,这使供应链时间线复杂化。为了满足未来几年的需求,在细胞治疗和CAR-T制造方面,进一步改进制造工艺将在很大程度上需要创新。

在今年的《2021年生物制药制造年度报告》中,受访者被问及他们目前正在测试/评估哪些设施,以便在下一年内可能增加他们的生产工作流。超过40%的受访者表示,上游制造技术是未来一年内进行评估/测试的领先系统之一。由于下游处理和逐步恢复增强的局限性,这对于增加细胞治疗和CAR-T中目标产品的生产尤其重要。

CAR-T在上游制造领域有一些关键的潜在改进领域,以帮助缓解预期的需求增长。这些包括:

  • 改进的细胞分离技术
  • 提高了转染/转导技术

这两项技术有可能提高生产过程的效率,帮助缓解未来几年的一些预期压力。

改进的细胞分离技术

目前在CAR-T制造领域使用的主要细胞分离技术是磁细胞分离,它通过磁性颗粒和抗体相互作用与目标细胞的表面标记结合。然后,这些目标细胞可以从其余的样本中分离出来。这可以通过积极和消极两种方式来实现。

磁选技术有几个优点,使其特别适合于CAR-T制造。与其他更传统的细胞分选技术如荧光活化细胞分选相比,它的速度相对较快。这允许在相对较短的时间内对大量细胞进行排序。此外,它可以根据需要和吞吐量进行扩展,并可以以一种通用的方式使用,以适应各种协议。然而,也有一些负面因素需要改进。升级虽然简单,但可能是费力和昂贵的。所需的材料会随着时间的推移而增加,而随着吞吐量的增加,这一问题会进一步加剧。对于制造CAR-T疗法来说,磁分离技术最显著的缺点是分离脆弱细胞群时的低生存能力。磁场和磁珠本身会对虚弱或不健康的细胞群造成损害。这使得从已经接受过多次治疗的患者中分选细胞极其困难,最终导致活细胞的百分比很低。

磁分离可以通过处理磁珠造成的损伤来改善,例如通过额外的步骤或介质来帮助减轻施加在细胞上的压力。另一个解决方案是在制造CAR-T疗法时引入一种全新的细胞分离解决方案。一些替代细胞分离技术的例子包括浮力活化细胞分选技术和生物相容性可溶解聚合物。

浮力活化细胞分选这种技术使用微泡来分离目标细胞。这些微气泡被用来代替磁分离产生的磁珠,通过细胞标记物和抗体之间的相互作用,特异性地与所需要的细胞结合。这种结合将增加细胞的浮力,在目标细胞和其他细胞群之间创建一个清晰的分离。这些目标细胞现在可以高效和活力地收集。这种技术代表了一种更温和的细胞分离方法,可以用于精细的细胞。

生物相容性可溶解聚合物该技术使用一种水凝胶,可以根据各种细胞捕获剂(如抗体)定制,以帮助目标细胞。捕获目标细胞后,通过特定的细胞释放缓冲区释放目标细胞。

虽然这两种方法都还没有开发出用于商业规模的应用,但它们代表了磁选的替代方案,比使用磁珠更温和。在处理脆弱细胞类型时,这两种方法都可能比磁分离更有效。通过改进提供给科学家的细胞分离的选择,产生的疗法将更加强大。

转染/转导技术的改进

替代技术可以提高Car-T制造工作流程上游效率的另一个领域是通过转染/转导。在这个阶段提高效率可以为制造商产生各种福利:

  • 生存能力,转染/转导技术的任何改进都将提高治疗的效率。一种更温和的、非病毒转染方法可以为CAR-T转染细胞提供高效率,这将有助于维持更高水平的活细胞。这将为制造商带来更高的生产能力。
  • 降低成本-获得慢病毒或其他病毒转导方法是一个昂贵的过程。维持足够的供应来维持生产也很困难。更具成本效益的替代解决方案将使制造商在财务上更现实地增加生产能力以满足需求。
  • 安全问题,在生产CAR-T疗法时,病毒技术转导的安全性仍然存在问题。有效的、非病毒性的方法将为解决这些问题提供一些灵活性。

一个可能替代慢病毒和电穿孔技术的例子是Kytopen的Flowfect技术。通过使用连续的流体流动和电场,制造商可以用一种比传统电穿孔对细胞危害更小的方式转染细胞。此外,该技术是非病毒性的,缓解了传统病毒方法的制造问题。如果对CAR-T疗法进行优化,这将为扩大CAR-T疗法的生产提供一个可行的选择。

需要在整个CAR-T制造过程中进行改进,以满足未来对治疗的需求。通过投资改进电池的上游处理,该过程可以为预期的容量增加做好准备。

参考文献

1)兰格,e.s.等人,2021年18岁th回购生物制药生产能力和生产情况调查, 18th年度版,BioPlan协会,洛克维尔,马里兰州,2021年4月,491页。

关于作者:

林大卫是BioPlan协会技术研究高级总监。他拥有分子生物学硕士学位,拥有生物制药和制药生命科学研究经验,包括多样化的科学和营销背景。他曾任职BioInformatics Inc.和GenScript,专注于188滚球软件内容创作和市场研究。可以通过dlin@bioplanassociates.com、+1 301-921-5979或www.bioplanassociates.com与他联系。