影響細(xì)胞治療工藝可放大性的因素

Part1、成本、產(chǎn)能和可比性

細(xì)胞治療制造商之間的一個(gè)主要問題是如何制定規(guī)模放大或規(guī)模擴(kuò)展戰(zhàn)略。制定這樣的戰(zhàn)略需要考慮哪些因素，哪些因素限制了規(guī)模放大的潛力？要考慮的最重要因素是產(chǎn)能和成本。對(duì)于治療常見適應(yīng)癥（如骨折）的CGT，生物制造商需要具備為大量患者制備藥品的能力。規(guī)模放大還降低了成本，因?yàn)閮r(jià)值主張得到了改善。隨著商品成本(CoG)的降低，由此產(chǎn)生的療法對(duì)患者的成本也會(huì)降低。規(guī)模放大的挑戰(zhàn)隨后成為技術(shù)問題。重要的是要了解大多數(shù)監(jiān)管討論都與化學(xué)、制造和控制(CMC)以及產(chǎn)品表征有關(guān)。規(guī)模放大的目標(biāo)是從早期臨床階段的工藝過渡到晚期臨床階段的工藝，然后是最終進(jìn)入商業(yè)化規(guī)模的工藝。因此，生物制造商必須記錄每個(gè)階段的可比性測(cè)試結(jié)果，以證實(shí)良好的產(chǎn)品表征和可靠的關(guān)鍵質(zhì)量屬性（CQA）。您必須能夠說“我已經(jīng)獲得初步證據(jù)證明的這個(gè)產(chǎn)品與我現(xiàn)在正在規(guī)模放大的產(chǎn)品具有相同的特征和相同的功能?！边@些問題很關(guān)鍵，因?yàn)槊绹?guó)食品和藥物管理局(FDA)和歐洲藥品管理局(EMA)的一些監(jiān)管挑戰(zhàn)具體與可比性和產(chǎn)品表征有關(guān)。監(jiān)管者想知道您是否對(duì)您的產(chǎn)品有很好的了解，您的產(chǎn)品是否有很好的特性，以及您是否在從小規(guī)模到大規(guī)模的工藝中保持相同的特性和相同的功能。例如，在BoneTherapeutics，我們對(duì)這些標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行了大量投資。我們從選定的健康捐贈(zèng)者的骨髓物料開始，作為我們異體療法的核心要素。這些細(xì)胞在CellStack培養(yǎng)系統(tǒng)中經(jīng)歷擴(kuò)增和選擇過程。我的公司已經(jīng)從2L生物反應(yīng)器擴(kuò)展到了5L和50L及更大的生物反應(yīng)器。在我們的“選擇和生長(zhǎng)”過程中，我們記錄我們細(xì)胞的特征。我們已經(jīng)計(jì)算出，我們可以實(shí)現(xiàn)一個(gè)優(yōu)化的工藝，一次骨髓捐贈(zèng)可用于生產(chǎn)100,000劑，該規(guī)模與治療骨折的藥物的價(jià)值主張相一致。在某些情況下，我們將看到未來的工藝進(jìn)一步優(yōu)化。未來的工藝將基于使用誘導(dǎo)多能干細(xì)胞(iPSC)的無供體方法，而不是使用捐贈(zèng)的源材料并在3D工藝中生產(chǎn)大劑量。從最初的步驟到商業(yè)化規(guī)模，規(guī)模放大的概念是相同的。盡管可以解決供體之間的差異性，以從一批中生產(chǎn)100,000劑一致的劑量，但使用iPSC消除這種差異性，將提高處理100,000、200,000或更多劑量的一致性。您從具有無限復(fù)制能力的細(xì)胞系出發(fā)，獲得具有改進(jìn)的批間一致性的更好的主細(xì)胞庫(kù)。通過使這些細(xì)胞達(dá)到生物制藥標(biāo)準(zhǔn)的一致性和最小的可變性，并使用3D系統(tǒng)放大而不是2D系統(tǒng)，您的價(jià)值主張可以得到優(yōu)化。優(yōu)化源頭，優(yōu)化工藝，實(shí)現(xiàn)大批量的一致性和低CoG。Part2、細(xì)胞類型和供體選擇

細(xì)胞類型會(huì)影響您的可放大性策略嗎？在BoneTherapeutics，您為什么從間充質(zhì)干細(xì)胞(MSC)開始？間充質(zhì)干細(xì)胞是最早用于細(xì)胞療法的細(xì)胞之一。我認(rèn)為現(xiàn)在需要將MSC帶到“專業(yè)”水平，以確保我們優(yōu)化其治療效果。此類細(xì)胞柔韌且有彈性。它們是耐受性良好的細(xì)胞，能夠用于異體療法并進(jìn)行優(yōu)化。MSC可以針對(duì)某些治療效果進(jìn)行定制。骨骼形成是它們執(zhí)行的自然功能，這是一個(gè)可以優(yōu)化的步驟。我之所以提到MSC，是因?yàn)檫@是BoneTherapeutics所關(guān)注的。就您而言，相同的思維過程適用于多種細(xì)胞類型。我們從自體療法開始，然后轉(zhuǎn)向異體療法，然后使用iPSC。因此，無論您是使用您轉(zhuǎn)化的患者材料，還是使用針對(duì)規(guī)模放大而優(yōu)化的捐贈(zèng)細(xì)胞，還是使用將轉(zhuǎn)化為iPSC的捐贈(zèng)細(xì)胞，您的所有批次都將具有相同的細(xì)胞起始材料。因?yàn)槟膇PSC具有靈活性，所以您可以使用T細(xì)胞和自然殺傷(NK)細(xì)胞。這就是使用iPSC的本質(zhì)-您可以定制所有的細(xì)胞。同樣，您從一個(gè)單一的起點(diǎn)對(duì)它們進(jìn)行定制，從可放大性的角度來看，并且由于可比性為您提供了生產(chǎn)規(guī)模優(yōu)勢(shì)。這是因?yàn)榭杀刃允鼓梢哉f您的批次A與批次B相當(dāng)。放大和使用供體細(xì)胞會(huì)引入可變性，但您可以優(yōu)化供體選擇。如果您可以針對(duì)多批次構(gòu)建一個(gè)單細(xì)胞庫(kù)存，那么您將盡早解決可比性問題。那是因?yàn)槟钠瘘c(diǎn)對(duì)于所有批次和細(xì)胞類型都是相同的。Part3、關(guān)鍵質(zhì)量屬性

當(dāng)您放大規(guī)模時(shí)，哪些CQA最容易受到“攻擊”？必須解決哪些質(zhì)量問題？這是一個(gè)有趣的問題。我認(rèn)為CQA可以分為兩類：一類是表征細(xì)胞的，一類是表征細(xì)胞功能的。考慮巨噬細(xì)胞、NK細(xì)胞、T細(xì)胞和MSC。每種細(xì)胞類型都有獨(dú)特的特征。重要的是您能夠說“我正在處理巨噬細(xì)胞”或“我正在處理MSC”。這些是特定于細(xì)胞類型的CQA。如果A公司和B公司正在使用T細(xì)胞，他們將共享這些CQA，因?yàn)樗麄児蚕鞹細(xì)胞方法。不同之處在于，一家公司針對(duì)一種癌癥，而另一家公司針對(duì)另一種癌癥。兩家公司都需要了解其細(xì)胞的特性和功能，并證明這些細(xì)胞可以針對(duì)特定目標(biāo)持續(xù)提供治療效果，因?yàn)樗鼈兩a(chǎn)的批次不同。比如要成骨，就需要證明成骨，并且不同批次之間成骨是一致的。對(duì)于我公司的產(chǎn)品，我們說，“這些是MSC衍生的成骨細(xì)胞?！蔽覀冃枰袑⑺鼈儽碚鳛镸SC衍生和成骨細(xì)胞譜系的CQA。我們需要確保那些特定的細(xì)胞具有形成骨骼的表型。然后任務(wù)變成確保細(xì)胞確實(shí)形成骨骼。這可以通過批量使用細(xì)胞在體內(nèi)完成。一定數(shù)量的細(xì)胞用于在活體動(dòng)物模型中誘導(dǎo)骨形成。那時(shí)，我們可以說，“好吧，我們擁有的細(xì)胞看起來像成骨細(xì)胞，但最重要的是，它們的功能就像成骨細(xì)胞，因?yàn)樗鼈冃纬晒趋??！痹摴δ苤陵P(guān)重要。例如，如果您有來自不同種族的兩個(gè)捐贈(zèng)者的MSC1和MSC2，那沒關(guān)系，因?yàn)樗鼈兌际荕SC。我們需要一個(gè)或兩個(gè)來形成我們想要的特定骨骼。盡管兩個(gè)MSC可能略有不同并且可能有一些細(xì)微的差異，但它們?nèi)匀皇荕SC。最重要的是，當(dāng)這些細(xì)胞被施用于患者時(shí)，它們會(huì)做您想讓他們做的事情。當(dāng)然，效力測(cè)定結(jié)果需要記錄在案。監(jiān)管機(jī)構(gòu)希望在表征上保持一致，他們將需要有據(jù)可查的效力測(cè)定。他們想確認(rèn)您的質(zhì)量很好，而良好的質(zhì)量與良好的功能相關(guān)聯(lián)。最后，這就是您想要的產(chǎn)品。效力是細(xì)胞功能的CQA。Part4、原材料

試劑和其它原材料如何影響您的可放大性策略？有一句格言說：“您就是您吃的東西?！边@也適用于細(xì)胞培養(yǎng)。專有的培養(yǎng)方法包括所用試劑的[規(guī)格]。一些試劑比其它試劑對(duì)細(xì)胞培養(yǎng)的發(fā)展影響更大。有些材料可以改變，比如液體培養(yǎng)基和一些營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，但其它材料（如關(guān)鍵生長(zhǎng)因子）有嚴(yán)格的使用要求。工藝不僅是一系列步驟，而且由這些步驟中使用的試劑定義。如果您更換試劑，則需要返回并再次記錄可比性，盡管可能不一定適用于所有參數(shù)。這種可比性評(píng)估是相關(guān)的，因?yàn)槿绻墓緦⒓夹g(shù)從生產(chǎn)站點(diǎn)A轉(zhuǎn)移到生產(chǎn)站點(diǎn)B，那么應(yīng)該使用相同的試劑。如果這是不可能的，那么可以使用“等效”試劑。但是，在這種情況下，您必須記錄更改并確保它不會(huì)修改您的CQA。Part5、自動(dòng)化

自動(dòng)化在可放大性策略中可以發(fā)揮什么作用？自動(dòng)化在提高生產(chǎn)力方面發(fā)揮著關(guān)鍵作用。自動(dòng)化為工藝提供了關(guān)鍵優(yōu)勢(shì)。首先的好處是降低了成本。BruceLevine和他的同事發(fā)表了一篇文章，表明生產(chǎn)中最大的成本是操作員和手動(dòng)操作的成本。自動(dòng)化降低或消除了該成本。自動(dòng)化還增加了工藝能力。這項(xiàng)工作不必輪班進(jìn)行。由于機(jī)器可以進(jìn)行工作，自動(dòng)化提供了一致性和安全性。讓機(jī)器重復(fù)相同的操作比讓手動(dòng)操作員或多個(gè)手動(dòng)操作員以完全相同的方式重復(fù)執(zhí)行任務(wù)更容易。提高過程一致性會(huì)促進(jìn)CQA的一致性。安全性也得到了提高，因?yàn)槭謩?dòng)操作是潛在污染風(fēng)險(xiǎn)和可變性的來源。在BoneTherapeutics，我們的工藝放大包括使用自動(dòng)化工藝從平面細(xì)胞培養(yǎng)到生物反應(yīng)器中的3D生長(zhǎng)。您不需要在早期階段進(jìn)行自動(dòng)化，因?yàn)榇藭r(shí)的處理體積很小且風(fēng)險(xiǎn)很高。您可以將自動(dòng)化開發(fā)集成為規(guī)模放大方法的一部分。因此，自動(dòng)化不僅是一個(gè)不錯(cuò)的選擇，而且應(yīng)該是您細(xì)胞治療工藝中不可或缺的一部分。在放大工藝規(guī)模時(shí)，您應(yīng)該盡可能多地考慮自動(dòng)化和封閉系統(tǒng)。Part6、規(guī)模擴(kuò)展選項(xiàng)

從運(yùn)營(yíng)或工廠的角度來看，規(guī)模擴(kuò)展，而不是規(guī)模放大，在什么時(shí)候有意義？我認(rèn)為這是產(chǎn)能、成本和戰(zhàn)略的結(jié)合。大多數(shù)處于開發(fā)早期階段的公司，與較高的風(fēng)險(xiǎn)相關(guān)，可能會(huì)在單個(gè)站點(diǎn)中采用較小的工藝，因?yàn)樗麄內(nèi)栽谟涗涀C據(jù)的第一步。隨著藥物開發(fā)進(jìn)入后期臨床試驗(yàn)，公司已經(jīng)減少或消除了這些早期風(fēng)險(xiǎn)。這是因?yàn)樵诤笃?，一家公司有越來越多的證據(jù)表明其產(chǎn)品似乎確實(shí)有效。進(jìn)入市場(chǎng)的預(yù)期更高，因此公司籌集資金的能力更大，公司可以進(jìn)行大量投資。屆時(shí)，公司應(yīng)該開始考慮建立他們的產(chǎn)能或確保與合同開發(fā)和制造組織(CDMO)的合作。此時(shí)，將需要放大工藝，以滿足增加產(chǎn)能和活動(dòng)的需求，并對(duì)進(jìn)入市場(chǎng)抱有很高的期望。為了打入全球市場(chǎng)，公司可能會(huì)考慮規(guī)模擴(kuò)展策略。這就是需要增加產(chǎn)能的時(shí)候。例如，如果您的公司在歐洲，您可以在歐洲工廠開始為美國(guó)生產(chǎn)，并繼續(xù)擴(kuò)大規(guī)模以實(shí)現(xiàn)越來越大的批量。但由于物流和供應(yīng)鏈開始發(fā)揮作用，您可能會(huì)認(rèn)為，在某個(gè)時(shí)候，開發(fā)一種符合您的地理增長(zhǎng)戰(zhàn)略的規(guī)模擴(kuò)展方法更具經(jīng)濟(jì)意義。該策略始終是您的技術(shù)挑戰(zhàn)、產(chǎn)能需求和可用資源的整合。所有這一切的背后是隨著您的工藝開發(fā)進(jìn)展而降低的風(fēng)險(xiǎn)水平。風(fēng)險(xiǎn)降低帶來了增加資金的機(jī)會(huì)。增加資金可以提高您的戰(zhàn)略決策的靈活性-包括放大還是擴(kuò)展規(guī)模，以及是使用單個(gè)站點(diǎn)還是多個(gè)站點(diǎn)。Part7、得到的教訓(xùn)

您認(rèn)為還需要哪些其它工藝改進(jìn)或技術(shù)來進(jìn)一步增強(qiáng)可放大性？分析、分析自動(dòng)化和生物反應(yīng)器都很重要。一些公司正在投資生物反應(yīng)器的開發(fā)。這是一個(gè)增加的趨勢(shì)。當(dāng)我的公司開始規(guī)模放大時(shí)，只有一兩家細(xì)胞治療生物反應(yīng)器供應(yīng)商。隨著時(shí)間的推移，隨著我們獲得額外的設(shè)備，規(guī)模放大的多種選擇變得可用。隨著對(duì)可放大性需求的增加，這些不同的元素和可用性將成為成長(zhǎng)過程的一部分。在放大貴公司自身工藝的規(guī)模方面，您學(xué)到的主要經(jīng)驗(yàn)是什么？主要的教訓(xùn)可能是細(xì)胞需要貼壁生長(zhǎng)的事實(shí)。細(xì)胞粘附在平面上很容易觀察到。如果使用基球表面進(jìn)行細(xì)胞粘附，則需要提取細(xì)胞。從基球表面提取通常比從平坦表面提取更容易。另一個(gè)教訓(xùn)，雖然我不會(huì)說這是一個(gè)驚喜，即效力測(cè)定和CQA的重要性，它們是放大的關(guān)鍵部分。重要的是要強(qiáng)調(diào)，與監(jiān)管機(jī)構(gòu)的討論總是相同的：“讓我知道您控制了您的工藝并且您知道您的產(chǎn)品。表明您的產(chǎn)品是一致的，并且您的產(chǎn)品可以滿足您的需求?！边@是我們必須首先解決的討論。我的公司在細(xì)胞貼壁和釋放方面遇到了挑戰(zhàn)，因?yàn)槲覀兪褂肕SC，但可以懸浮生長(zhǎng)的細(xì)胞類型存在其它挑戰(zhàn)。從軼事的角度來看，您的細(xì)胞類型將為您的規(guī)模放大帶來特定挑戰(zhàn)，但在所有這些挑戰(zhàn)中，產(chǎn)品