優(yōu)化CAR T細胞生產(chǎn)的自動化封閉平臺

間充質(zhì)干細胞、免疫細胞、外泌體源頭實驗室

介紹

嵌合抗原受體(CAR)修飾的T細胞已成為某些血液系統(tǒng)惡性腫瘤患者的有效治療方法。目前,有五種CAR T細胞產(chǎn)品被批準(zhǔn)用于商業(yè)用途并在美國市場上銷售:三種用于B細胞白血病和淋巴瘤(tisagenlecleucel、axicabtagene ciloleucel、lisocabtagene maraleucel),一種用于套細胞淋巴瘤(brexucabtagene autoleucel),一種用于治療多發(fā)性骨髓瘤(idecabtagene vicleucel)。這些療法包括對患者來源的(自體)外周血T細胞進行基因改造,以表達針對存在于靶向腫瘤細胞表面的抗原的CAR,例如 CD19分子,或者在idecabtagene viceucel的情況下,B細胞成熟抗原(BCMA)。抗原識別后,細胞內(nèi)信號結(jié)構(gòu)域激活CAR T細胞的免疫效應(yīng)和記憶功能。一旦被激活,這些T細胞就會增殖、浸潤腫瘤部位、分泌細胞因子并釋放溶細胞顆粒,從而以抗原依賴性方式消除靶細胞。所有獲批的CAR T細胞產(chǎn)品都是包含CD28或CD137(4-1BB) 共刺激信號的第二代CAR,這些信號對于引發(fā)臨床相關(guān)的免疫反應(yīng)至關(guān)重要。這些CAR T細胞能夠在32%至67%的淋巴瘤患者中引起完全緩解(CR),并在白血病患者中顯示出更好的CR率。

CAR T 免疫療法在復(fù)發(fā)/難治性血液系統(tǒng)惡性腫瘤中的日益成功激發(fā)了制藥公司的興趣,目前有幾種針對各種癌癥的產(chǎn)品正在研發(fā)中。然而,在這種模式完全融入常規(guī)臨床實踐之前,必須克服當(dāng)前CAR T細胞制造的許多限制。首先,迄今為止大多數(shù)CAR T細胞試驗都使用自體外周血和單采作為制造的主要細胞來源。盡管臨床上取得了成功,但自體 CAR T 細胞有時會出現(xiàn)制造延遲,并且在某些情況下,難以達到商業(yè)生產(chǎn)中的目標(biāo)劑量。此外,大多數(shù)臨床方案和所有商業(yè)批準(zhǔn)的療法都依賴病毒載體將CAR轉(zhuǎn)基因遞送到T細胞中。盡管病毒載體已被證明可有效實現(xiàn)穩(wěn)定的基因轉(zhuǎn)移,但其必要的廣泛安全測試增加了開發(fā)和制造CAR T細胞產(chǎn)品的成本和時間。最后,許多學(xué)術(shù)機構(gòu)更喜歡使用透氣性生物反應(yīng)器、袋子或其他細胞培養(yǎng)裝置來刺激、轉(zhuǎn)導(dǎo)和擴增 T 細胞至所需的臨床劑量。這些系統(tǒng)允許高密度細胞生長,無需復(fù)雜的操作,易于取樣,并且能夠在不干擾氣體交換的情況下補充營養(yǎng)物質(zhì)和/或細胞因子。盡管它們在學(xué)術(shù)環(huán)境中具有優(yōu)勢,但此類平臺需要訓(xùn)練有素的員工和嚴(yán)格的潔凈室環(huán)境,這使得它們不太適合用于大量患者的商業(yè) CAR T細胞制造。

隨著對 CAR T 細胞療法的需求增加,特別是當(dāng)實體瘤療法達到商業(yè)階段時,開發(fā)能夠在遵循“質(zhì)量源于設(shè)計”原則的同時進行擴展的制造平臺將至關(guān)重要。這些平臺可以幫助開發(fā)人員基于健全的制造科學(xué)和質(zhì)量風(fēng)險管理實現(xiàn)穩(wěn)健且可重復(fù)的CAR T細胞生產(chǎn)。

在這里,我們回顧了當(dāng)前的自體CAR T細胞制造工藝和相關(guān)挑戰(zhàn),并提出了在我們轉(zhuǎn)向可擴展CAR T細胞生產(chǎn)時克服這些限制的方法。我們還批判性地評估了當(dāng)前旨在優(yōu)化CAR T細胞制造過程中涉及的不同步驟的技術(shù)轉(zhuǎn)變和方法。

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CAR-T細胞制造的十年進展

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獲取自體CAR-T細胞治療起始材料的來源

迄今為止,來自全血或白細胞分離術(shù)的自體細胞仍然是CAR T細胞產(chǎn)品最常見的起始材料(圖 1)。密度梯度離心(DGC)與全血一起用于去除紅細胞和粒細胞并富集單核細胞。DGC雖然有效,但很費力;可能需要開放處理;并且可能無法從具有相似密度的細胞部分(例如單核細胞)中分離淋巴細胞。Apheresis從富含成熟淋巴細胞的抗凝全血中收集單核細胞層。對于單采術(shù),患者連接到一個設(shè)備,該設(shè)備通過一次性使用的一次性管組移動外周血。由光學(xué)傳感器引導(dǎo)的離心力將血液分離成適當(dāng)?shù)拿芏葞В糜诜蛛x和收集所需的細胞層。然后將未收集的血液成分返回給患者。外周血采集通常更容易安排,而且比單采術(shù)便宜得多。然而,單采是目前商業(yè)CAR T細胞生產(chǎn)協(xié)議中使用最廣泛的方法,因為設(shè)備廣泛可用并且通常可以實現(xiàn)大的細胞產(chǎn)量。當(dāng)淋巴細胞計數(shù)低時,如復(fù)發(fā)性或難治性血液系統(tǒng)惡性腫瘤患者,或當(dāng)腫瘤負(fù)荷高且T細胞缺乏時,如許多淋巴系統(tǒng)惡性腫瘤患者,優(yōu)選采用單采術(shù)。

優(yōu)化CAR T細胞生產(chǎn)的自動化封閉平臺

圖 1 臨床規(guī)模自體CAR T細胞療法的制造過程。?

CAR T Cell 制造平臺的演變

除了獲得純凈和可行的起始材料的挑戰(zhàn)之外,自體細胞還存在顯著的批次間差異。大多數(shù)當(dāng)前的制造協(xié)議依賴于開放的、手動的處理步驟,容易受到操作員引入的錯誤和污染的影響,并且不容易進行橫向擴展。轉(zhuǎn)向功能封閉和完全自動化的制造平臺可以實現(xiàn)生產(chǎn)可擴展性并減少潛在的人為錯誤。此外,一旦克服了某些障礙,開發(fā)同種異體CAR T細胞產(chǎn)品可能會提供“現(xiàn)成的”選擇。

從開放系統(tǒng)轉(zhuǎn)向功能封閉系統(tǒng)

用于 T 細胞培養(yǎng)的開放系統(tǒng)很容易適應(yīng)CAR T細胞擴增。T瓶、透氣培養(yǎng)袋和膜生物反應(yīng)器的熟悉和易用性使此類系統(tǒng)成為中小型制造過程的有吸引力的選擇。例如,在G-Rex生物反應(yīng)器中,T細胞在位于培養(yǎng)“瓶”底部的透氣膜上培養(yǎng)。該生物反應(yīng)器可以放置在普通的實驗室培養(yǎng)箱中;對于培養(yǎng)基更換和細胞收獲,生物反應(yīng)器在生物安全柜中打開,在無菌條件下手動移取液體和細胞。最近,開發(fā)了該系統(tǒng)的功能封閉版本,允許蠕動泵將流體和細胞移入和移出生物反應(yīng)器。該生物反應(yīng)器的單個單元可提供500 cm2的透氣表面積和5 L的介質(zhì)容量,足以擴展大量CAR T細胞用于臨床應(yīng)用。Xuri細胞擴增系統(tǒng)是基于 WAVE生物反應(yīng)器平臺的CAR T細胞制造的另一種適應(yīng)性強且功能封閉的過程,該平臺還采用了單獨的細胞洗滌單元。然而,G-Rex和Xuri系統(tǒng)在所有階段都需要熟練的操作員。

Quantum中空纖維生物反應(yīng)器平臺已被用作細胞擴增的功能性封閉系統(tǒng)。該生物反應(yīng)器最初設(shè)計用于貼壁細胞培養(yǎng),每個一次性小柱的總表面積為2.1平方米,并已適用于懸浮培養(yǎng)中的細胞擴增。需要進一步研究來研究用于轉(zhuǎn)基因CAR T細胞擴增的Quantum系統(tǒng)。然而,自動化是以犧牲靈活性為代價的,因為過程中的微小調(diào)整通常需要對硬件和軟件進行重大更改。?

用自動化代替手動處理

為了實現(xiàn)CAR T細胞療法的商業(yè)規(guī)模生產(chǎn),需要端到端的自動化。目前有兩種自動化方法:全自動封閉系統(tǒng)或部分自動化系統(tǒng)。完全自動化的封閉流程消除了在制造過程中對產(chǎn)品的任何處理,但在每次生產(chǎn)運行中僅限于單一產(chǎn)品。CliniMACS Prodigy (Miltenyi Biotec) 和Cocoon (Lonza)等全自動系統(tǒng)能夠從單采產(chǎn)品中分離出T細胞(富含CD3+或CD4/CD8),并將它們轉(zhuǎn)移到功能封閉的培養(yǎng)和轉(zhuǎn)導(dǎo)過程中。這些系統(tǒng)的一大優(yōu)勢是能夠在不太嚴(yán)格的潔凈室分類中使用它們。但是,最終產(chǎn)品的填充-完成步驟仍然在ISO7潔凈室環(huán)境中進行,并取決于熟練的操作員。這種一體化制造系統(tǒng)和相關(guān)試劑的價格可能會限制擴展,因為并行制造產(chǎn)品需要許多設(shè)備。此外,操作員必須獲得足夠的故障排除技能,以規(guī)避生產(chǎn)過程中的任何中斷。

部分自動化的制造方法針對各個制造步驟采用模塊化、分離的加工設(shè)備。使用自動化制造站可以在不引入大量產(chǎn)品處理的情況下提高產(chǎn)能和吞吐量。雖然每個設(shè)備都可以單獨訪問,但需要對制造鏈的每個組件的執(zhí)行進行非常精確的規(guī)劃,并且僅一個設(shè)備的故障可能會顯著影響生產(chǎn)工作流程。為了減少人為錯誤和可變性,可以使用機器人設(shè)備。在分類潔凈室環(huán)境中運行并允許貼壁細胞和懸浮細胞的分離、擴增、收獲、濃縮和冷凍保存的機械臂系統(tǒng)已被用于制造人類間充質(zhì)基質(zhì)細胞,可適用于CAR T細胞。

從自體產(chǎn)品轉(zhuǎn)向異體產(chǎn)品

為了解決擴大自體CAR T細胞制造規(guī)模的一些復(fù)雜性,已經(jīng)進行了大量嘗試來開發(fā)“通用”、同種異體CAR T細胞產(chǎn)品。由于來自健康供體的細胞沒有接受過化療并且不含腫瘤細胞,因此它們的質(zhì)量有望優(yōu)于從癌癥患者中獲得的細胞。同種異體T細胞選擇、激活和基因工程需要與自體CAR T細胞制造相同的技術(shù)。然而,由此產(chǎn)生的CAR T細胞產(chǎn)品有可能在擴增步驟中放大以實現(xiàn)大量細胞,從而允許從單細胞收集中對許多患者進行給藥(圖 2)。

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圖 2 自體擴大與同種異體擴大。

由于同種異體細胞擴增旨在為多種最終產(chǎn)品生產(chǎn)足夠的細胞,因此它可能受益于更大規(guī)模的擴增平臺。大型攪拌罐生物反應(yīng)器可用于放大同種異體細胞產(chǎn)品,盡管諸如剪切力、葉輪沖擊、氣體交換不均勻、不同的靜水壓力和整體非生理環(huán)境等缺陷可能會影響最終產(chǎn)品的質(zhì)量。一個高通量平臺通過允許在100至250毫升的一次性生物反應(yīng)器中按比例縮小開發(fā)運行,可以在各種培養(yǎng)條件下并行操作和監(jiān)測,從而解決了將過程擴展到大型攪拌罐生物反應(yīng)器的問題.這樣的平臺可能有助于確定大型生物反應(yīng)器的理想培養(yǎng)條件,并實現(xiàn)生產(chǎn)的無縫擴展。該平臺目前可以將原代T細胞擴增至每毫升5×106個細胞的密度。

盡管有這些優(yōu)勢,同種異體CAR T細胞仍面臨著艱巨的挑戰(zhàn)。其中最重要的是控制受體免疫系統(tǒng)對注入細胞的同種異體排斥風(fēng)險,以及在較小程度上控制移植物抗宿主病的發(fā)展。為了克服這些問題,CRISPR-Cas9、轉(zhuǎn)錄激活因子樣效應(yīng)核酸酶(TALEN)或鋅指核酸酶 (ZFN)等基因編輯方法已被用于同種異體T細胞破壞內(nèi)源性T細胞受體和/或MHC的表達(圖 3)。雖然這些有前途的方法減輕了宿主CD8 T 細胞對MHC缺陷型CAR T細胞的免疫原性識別,但注入的細胞變得更容易被自然殺傷細胞殺死。此外,尚未確定注入接受者的潛在同種異體反應(yīng)性CAR T細胞的可耐受數(shù)量。幾種同種異體CAR T細胞產(chǎn)品已在臨床試驗中進行了測試 ,最近的一種誘導(dǎo)復(fù)發(fā)和/或難治性B-ALL患者的緩解。然而,正如預(yù)期的那樣,與自體方法相比,同種異體CAR T細胞的持續(xù)時間仍然較短。

與永生化細胞系的擴增不同,擴大源自原代細胞的同種異體CAR T 細胞產(chǎn)品需要多個供體來滿足需求,因此可能會受到供體之間的差異。然而,與癌癥患者相反,從大量健康供體中獲取材料的能力使他們能夠根據(jù)T細胞質(zhì)量和頻率進行選擇。同種異體T細胞,就像自體細胞一樣,必須在不影響體內(nèi)功能的情況下進行擴增。T細胞耗竭和與培養(yǎng)相關(guān)的代謝變化限制了群體倍增的次數(shù)、總體培養(yǎng)時間和數(shù)量。過度培養(yǎng)的細胞失去體內(nèi)效力并顯示出“精疲力竭”表型的標(biāo)志。

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CAR-T細胞的基因改造策略

使用病毒載體進行基因改造

大多數(shù)用于臨床試驗的CAR T細胞和所有商業(yè)CAR T細胞都使用病毒載體進行基因改造(圖 3)。慢病毒和γ逆轉(zhuǎn)錄病毒載體是最常用的,因為它們都永久整合了轉(zhuǎn)移的基因并允許長期基因表達。慢病毒載體在半隨機整合模式方面被認(rèn)為比γ-逆轉(zhuǎn)錄病毒載體更安全,因為基因整合不會優(yōu)先發(fā)生在活性基因的起始區(qū)域。雖然載體的質(zhì)量和滴度是決定CAR表達的主要因素,但試劑(聚-l-賴氨酸、硫酸魚精蛋白、逆轉(zhuǎn)錄蛋白、vectofusin)已常規(guī)用于促進轉(zhuǎn)導(dǎo)或共定位病毒顆粒和細胞。這些試劑要么在轉(zhuǎn)導(dǎo)過程中添加到培養(yǎng)物中,要么應(yīng)用于涂層板、燒瓶或袋子。作為替代或補充,spinoculation可以提高病毒轉(zhuǎn)導(dǎo)效率(表 1),但需要注意的是,這種旋轉(zhuǎn)過程可能會給T細胞增加壓力。

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拆分包裝系統(tǒng)用于生成兩種載體類型,其中編碼CAR的轉(zhuǎn)基因與攜帶病毒基因的質(zhì)粒分開,這些病毒基因?qū)Σ《绢w粒形成、逆轉(zhuǎn)錄和目標(biāo)基因在靶細胞中的整合至關(guān)重要。該系統(tǒng)通過包裝細胞系中的重組事件大大降低了產(chǎn)生可復(fù)制慢病毒(RCL)或逆轉(zhuǎn)錄病毒(RCR)的理論風(fēng)險。兩種載體的標(biāo)準(zhǔn)載體制造協(xié)議均采用將幾種質(zhì)粒 DNA 瞬時轉(zhuǎn)染到 HEK 293T生產(chǎn)細胞中。由于與這種包膜相關(guān)的細胞毒性,使用VSV-G 假型的慢病毒載體的穩(wěn)定生產(chǎn)細胞系的開發(fā)具有挑戰(zhàn)性,而其他載體包膜則不然。雖然已經(jīng)描述了幾種慢病毒包裝細胞系,但沒有一種是商業(yè)化的——這是載體生產(chǎn)領(lǐng)域未滿足的需求 。

采用非病毒基因傳遞系統(tǒng)

臨床級CAR T細胞制造需要精心設(shè)計的載體,因此,以合理的價格大規(guī)模制造載體是當(dāng)務(wù)之急。目前,使用穩(wěn)定的陽離子聚合物聚乙烯亞胺(PEI)使HEK 293T適應(yīng)懸浮培養(yǎng)條件和質(zhì)粒轉(zhuǎn)染是獲得滿意數(shù)量的載體產(chǎn)生細胞和分泌到上清液中的完整包裝載體顆粒的首選方法。理論上,浮動HEK 293T細胞可以支持在合適的生物反應(yīng)器中進行大規(guī)模制造。然而,生產(chǎn)細胞只能使用一次,每次新的轉(zhuǎn)染都需要一批新的生產(chǎn)細胞。為了規(guī)避這些挑戰(zhàn),臨床試驗中研究了非病毒載體和DNA轉(zhuǎn)染,例如使用Sleeping Beauty或piggyBac轉(zhuǎn)座子對患者細胞進行基因改造(圖 3)。這些系統(tǒng)的缺點包括過程復(fù)雜、需要顯著的方法優(yōu)化以克服 CAR 表達的低效率、需要細胞分選后工程以及基因傳遞過程中的大量細胞損失。

此外,在最近的I期試驗中,9名復(fù)發(fā)或難治性B細胞惡性腫瘤患者中的 2 名報告了由piggyBac轉(zhuǎn)染的CAR T細胞引起的淋巴瘤,這些患者在輸注產(chǎn)品后獲得完全緩解。淋巴瘤樣本的分析顯示轉(zhuǎn)基因拷貝數(shù)增加,但沒有整合典型的癌基因。這些發(fā)現(xiàn)重申需要更好地控制和精確的基因轉(zhuǎn)移方式。使用CRISPR-Cas系統(tǒng)通過同源定向修復(fù)(HDR)傳遞 CAR構(gòu)建體可能是另一種選擇(圖 3),這也需要充分解決現(xiàn)有的挑戰(zhàn)。

一些研究人員正在體內(nèi)對T細胞進行基因重編程,以完全消除對體外細胞制造的需要。基因載體納米顆粒可以設(shè)計為轉(zhuǎn)染T細胞,并導(dǎo)致高效的CAR表達和相對較低的靶細胞毒性。臨床前研究表明,通過注射納米粒子或編碼CAR并靶向CD8+細胞的慢病毒載體,在小鼠體內(nèi)成功產(chǎn)生了CD8+ CAR T細胞。還使用慢病毒載體實現(xiàn)了CD4+細胞與CAR的選擇性體內(nèi)轉(zhuǎn)導(dǎo)。然而,這些系統(tǒng)的全身給藥有可能導(dǎo)致基因組毒性,值得進一步研究。

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圖 3. CAR T 細胞基因改造的進展。

應(yīng)對基因組編輯的挑戰(zhàn)

盡管基因組編輯在癌癥免疫治療中的應(yīng)用前景廣闊,但該技術(shù)本身及其臨床應(yīng)用仍面臨諸多挑戰(zhàn),例如目標(biāo)細胞類型中靶向遞送的功效、建立基于細胞的檢測以提供功能確認(rèn)基因編輯,或調(diào)查和減輕安全問題,例如免疫原性、致瘤性和脫靶效應(yīng)。特別是對于CRISPR-Cas 技術(shù),有大量證據(jù)表明在不希望的基因組位點中引入突變 (115) 并在給藥后誘導(dǎo)宿主免疫反應(yīng)時,潛在的脫靶效應(yīng)。當(dāng)Cas/sgRNA復(fù)合物在遠離原始間隔區(qū)相鄰基序(PAM)目標(biāo)DNA結(jié)合位點的位點結(jié)合并承擔(dān)破壞基本基因功能、誘導(dǎo)基因組不穩(wěn)定或表觀遺傳突變的風(fēng)險時,CRISPR-Cas的脫靶效應(yīng)就開始了。

在制造基于基因改造的細胞產(chǎn)品時,一個普遍的問題是穩(wěn)定基因轉(zhuǎn)移的效率相對較低。例如,當(dāng)應(yīng)用CRISPR-Cas9平臺在T細胞中引入 CAR轉(zhuǎn)基因時,這種方法仍然受到技術(shù)限制的限制,主要與敲入大基因片段的效率低有關(guān)。此外,除了需要生物分布研究和整合位點分析外,監(jiān)管期望還包括建立可靠的脫靶篩選策略,并對預(yù)定目標(biāo)位點進行穩(wěn)健驗證,以評估核酸酶誘導(dǎo)的脫靶突變的程度。應(yīng)采用不同的方法進行無偏見的全基因組篩選、計算機分析和以高分析靈敏度為特征的“最壞情況”分析(例如,通過應(yīng)用非常高的核酸酶濃度)。

如果CRISPR介導(dǎo)的非病毒位點特異性基因整合,基因組編輯可能會提供改善CAR T細胞制造的機會,因為它減少了與使用病毒載體相關(guān)的供應(yīng)鏈限制(例如,原材料的可用性和降低工藝復(fù)雜性)和財務(wù)限制用來。將CRISPR-Cas與模板DNA的非病毒遞送應(yīng)用以消除大基因或用于轉(zhuǎn)基因構(gòu)建體的原位放置也可以降低脫靶效應(yīng)的可能性。新工具的出現(xiàn),例如逆轉(zhuǎn)錄酶和催化受損的Cas9核酸內(nèi)切酶之間的融合,可能能夠在不需要雙鏈斷裂(DSB)的情況下傳遞基因盒,這也會導(dǎo)致低得多的脫靶編輯。然而,此類工具的當(dāng)前迭代只能提供短的基因序列。?

縮短CAR T 細胞制造時間的努力

縮短CAR T細胞制造時間將使患有侵襲性疾病的患者能夠更快地接受治療。產(chǎn)品制造時間可分為細胞加工和擴展階段和批次放行(質(zhì)量控制,或QC)階段。

最近的努力集中在減少CAR T細胞擴增步驟的持續(xù)時間,這反過來又減少了靜脈到靜脈的制造時間。小鼠研究表明,與經(jīng)過較長培養(yǎng)期后收獲的CAR T細胞相比,僅培養(yǎng)3天的CAR T 胞在低得多的劑量(低6倍)下表現(xiàn)出優(yōu)異的抗腫瘤活性。

在另一項研究中,恒河猴CAR T細胞在一個快速轉(zhuǎn)導(dǎo)步驟后在G-Rex 系統(tǒng)中進行了4天的擴增,將制造時間縮短到9天。同樣,Knochelmann 及其同事在轉(zhuǎn)導(dǎo)Th17淋巴細胞的腫瘤小鼠模型中表明,Th17淋巴細胞是一種分泌細胞因子(如IL6)的CD4 T細胞亞群,在擴增4天后顯示出優(yōu)于擴增7或14天的細胞的抗腫瘤活性。

在I期臨床試驗中,研究人員使用FasT CAR平臺制造了一種自體、雙特異性CD19/CD22靶向CAR T細胞療法,將細胞培養(yǎng)時間縮短到不到 24小時。10名患有CD19+ 復(fù)發(fā)/難治性B-ALL的青少年和成人患者接受了CD19 FasT CAR T細胞。在細胞輸注后的第15天,10/10 (100%) 患者達到CR,只有1名患者出現(xiàn) CRS。使用睡美人轉(zhuǎn)座子系統(tǒng)產(chǎn)生CAR T細胞治療難治性CD19+腫瘤患者的早期努力將 T 細胞的離體培養(yǎng)縮短至14天。?

MD安德森癌癥中心(德克薩斯州休斯頓)的研究人員與Ziopharm 合作報告說,六名患有活動性CD19+淋巴惡性腫瘤的患者被注入了使用該系統(tǒng)制造的CAR T細胞。輸注時CAR表達中位數(shù)為86%(范圍19%–97%),導(dǎo)致抗腫瘤作用且無臨床顯著CRS。有趣的是,同一個團隊利用“快速個性化制造過程”啟動了針對異基因干細胞移植后患者的 CD19導(dǎo)向CAR T細胞的臨床試驗。使用睡美人改造的T細胞在電穿孔后不到2天被注入,這表明注入的改造 T 細胞沒有完全表征 (NCT03579888)。據(jù)報道,腺病毒載體Ad5f35工程化CAR單核細胞使用 CAR靶向過度表達HER2的腫瘤,已努力實現(xiàn)當(dāng)日產(chǎn)品制造。在18名患有局部晚期(不可切除)或轉(zhuǎn)移性HER2+實體瘤的受試者中研究這種新型治療方法的 I 期臨床試驗已經(jīng)開始(NCT04660929)。

盡管做出了這些努力,快速生成的 CAR T 細胞的增強效力仍需要與其體內(nèi)耐受性和長期功能相平衡。

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最終CAR T 細胞產(chǎn)品的質(zhì)量控制趨勢

雖然細胞培養(yǎng)的總長度可能會減少,但QC測試的時間在很大程度上仍然是固定的。QC測試通常包括對每個產(chǎn)品的無菌性、身份、特異性和效力的驗證。在這些參數(shù)中,無菌測試需要的時間最長。目前,藥典產(chǎn)品無菌測試需要14天,真菌檢測可能需要長達42天。需要7天的厭氧和需氧富集培養(yǎng)基檢測被歐洲藥典認(rèn)可為替代的“快速”檢測。2011年,F(xiàn)DA 發(fā)表了一項研究,承認(rèn)快速無菌測試是一種替代方法。然而,F(xiàn)DA 并未正式承認(rèn)快速檢測。因此,如果對產(chǎn)品放行進行替代快速測試,則應(yīng)隨驗證報告一起提交支持性數(shù)據(jù)。

?Celland Gene Therapy Catapult正在與行業(yè)合作伙伴合作進行1 小時無菌測試。如果監(jiān)管機構(gòu)接受這種進步,將顯著加快產(chǎn)品發(fā)布并提高整體可擴展性。用于檢測支原體的qPCR檢測現(xiàn)已成為標(biāo)準(zhǔn),并將檢測時間從28天減少到1至2天。

大多數(shù)制造商通過流式細胞術(shù)來表征最終的CAR T細胞產(chǎn)品,目前正在使用許多表征面板。通過CD3表達確定T細胞總數(shù)的幾個范圍/措施;表征該群體中的CD4+和CD8+亞群;檢測轉(zhuǎn)導(dǎo)和未轉(zhuǎn)導(dǎo)的細胞;并識別任何污染細胞亞群,例如單核細胞/巨噬細胞(CD14)。

在獲得生物制品許可申請 (BLA) 之前,需要對測定進行資格和驗證,這是美國商業(yè)制造所需的。目前,每個制造商都指定了他們自己的效力分析,并與監(jiān)管機構(gòu)達成一致,開發(fā)適合他們制造的臨床級產(chǎn)品的特定參數(shù)。迄今為止,對于可以準(zhǔn)確預(yù)測對CAR T細胞療法的臨床反應(yīng)的效力測定或平臺還沒有達成共識。應(yīng)驗證理想的效價分析以確保其可重復(fù)性,能夠量化由CAR T細胞介導(dǎo)的腫瘤細胞裂解,并實時或至少在幾天內(nèi)提供結(jié)果以便及時發(fā)布產(chǎn)品。自動QC測試設(shè)置可以實時測量細胞結(jié)合和殺傷,允許在制造過程中連續(xù)監(jiān)測產(chǎn)品質(zhì)量,這可能證明是有利的。

總體而言,在治療結(jié)果方面比較當(dāng)前可用的效力測定可能有助于確定哪種測定與制成品的體內(nèi)功能最相關(guān)(133)。

擴大CAR T 細胞生產(chǎn)的其他考慮因素

如前所述,相當(dāng)大的可變性會阻礙CAR T細胞的制造。由于逆轉(zhuǎn)錄病毒和慢病毒載體的整合,在當(dāng)前的 CAR T 細胞生成方案中,可變基因表達是不可避免的,但通過采用“質(zhì)量源于設(shè)計”(QBD)原則,可以更好地控制其他制造參數(shù)的可變性(圖 4)。QBD原則評估過程中的理論可變性并評估風(fēng)險以檢測哪些關(guān)鍵參數(shù)需要嚴(yán)格控制。

優(yōu)化CAR T細胞生產(chǎn)的自動化封閉平臺

圖 4 CAR T 細胞大規(guī)模生產(chǎn)中的制造變量

結(jié)論

目前所有商業(yè)化的CAR T細胞產(chǎn)品都是基于自體T細胞;然而,使用開放方法制造并依賴手動細胞處理的自體療法有許多局限性,包括起始材料的可變性、難以滿足市場需求的可擴展性、批次間的差異以及潛在的人為錯誤和污染導(dǎo)致批處理失敗。由于傳統(tǒng)的藥物制造放大模型至少可以部分應(yīng)用于同種異體CAR T細胞制造,因此它可能比自體模型提供理論上的放大優(yōu)勢。此外,制造過程自動化可以提高過程再現(xiàn)性和穩(wěn)健性,并在大規(guī)模生產(chǎn)中有效使用時可能降低成本。

這里討論的方法都與當(dāng)前的自體CAR T細胞制造模型不相互排斥。為了增加自體CAR T細胞產(chǎn)品的可及性,一些正在開發(fā)的療法正在向分散制造過渡。在配備GMP實驗室的小型學(xué)術(shù)中心開發(fā)的產(chǎn)品可用于治療區(qū)域醫(yī)療中心的患者。在這樣的模型中,自動化平臺可以簡化工作流程、提高過程穩(wěn)健性、實現(xiàn)可擴展性并降低成本,同時保持甚至提高所得CAR T細胞產(chǎn)品的功效。然而,一旦上述限制得以克服,同種異體產(chǎn)品可能成為在較大的集中商業(yè)設(shè)施中大規(guī)模生產(chǎn)的產(chǎn)品的首選模型。

最后,正在開發(fā)縮短制造過程的新方法,例如依賴原代細胞電穿孔的非病毒載體方法。然而,將新技術(shù)與規(guī)模化結(jié)合起來應(yīng)該涉及在開發(fā)的早期階段仔細規(guī)劃,以及在注入CAR T細胞產(chǎn)品后仔細監(jiān)測患者是否出現(xiàn)任何意外的嚴(yán)重不良反應(yīng)。總之,這里回顧的制造成就是朝著 CAR T 細胞療法的統(tǒng)一生產(chǎn)協(xié)議邁出的一步。廣泛接受的CAR T細胞制造標(biāo)準(zhǔn)化水平將使監(jiān)管機構(gòu)能夠進行更快速的評估,并促進商業(yè)化以滿足對這些療法日益增長的需求。

參考文獻

Scalable Manufacturing of CAR T Cells for Cancer Immunotherapy

Blood Cancer Discov 2021;2:408–22

doi: 10.1158/2643-3230.BCD-21-0084

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