利用SUT 技術助推細胞與基因療法商業化

文/ Derek Pendlebury

本文由CPC-Colder Products 公司提供。

自美國食品藥品監督管理局（FDA）批準了首個細胞與基因療法 (CGT)— —人們的注意力就迅速轉向了如何克服因這些前景廣闊的療法進行商業化量產而面臨的挑戰。目前，大多數用于臨床試驗的 CGT 制造工藝都不足以進行商業化量產。但幸運的是，我們可以從有類似需求的工藝——生物工藝中借鑒經驗。

CGT 制造的需求

CGT 產品線十分龐大。除了最近獲得FDA 批準的療法以外，在全球，有400 多種療法[1]處于臨床前到3 期開發階段，并且有大約1700 項臨床研究正在進行中。

FDA 批準以 CAR-T 細胞（嵌合抗原受體-T 細胞）為基礎的療法后，人們對CGT 給予了更多的關注和投入。自體細胞療法（即供體和受體為同一人）在2016 ～2017 年增加了65%[2]?，F在，是時候攻克可持續性地、有成本效益地商業化制造這些新興療法所面臨的挑戰了。

一次性使用技術(SUT)預計將在CGT 商業化中發揮巨大作用。在生物制藥生產中，已證實 SUT可以有效地滿足商業化量產的需求，而CGT 與生物制藥生產的需求十分類似。

兩種制造工藝的對比

生物制品與CGT 的制造工藝既有相似之處，也有不同之處。

生物制品——為使用轉基因生物制造生物制品，對細胞進行修飾來生產具有生物活性的分子。這些細胞即為工藝，活性分子為產品。

CGT——為生產CGT，細胞既是原材料和工藝，也是產品。

因此，用來生產這些不同療法的生產工具和技術會有一些相似和不同之處。我們可以從這些相似之處中借鑒經驗。

從實驗室規模研究一直到臨床試驗的各個階段再到投入商業化制造，SUT 應用于生物制藥產品研發和制造的所有階段。采用SUT 可為商業運作提供許多有據可查的優勢[3,4,5]，包括：

●成本——避免清洗和殺菌步驟，降低制造成本；

●速度——在安裝過程以及運行周期之間可節省時間和勞動力；

●無菌性——避免各批之間發生交叉污染。

同樣地，在細胞治療和個性化醫療領域，SUT 也被廣泛應用于研發和制造并得到了普遍認可——采用的理由都驚人地相似。

在生物工藝中的使用規模要大于在自體細胞療法產品的開發和生產中使用的規模。更小的自體產品規模對設備的規模需求更少。

第二大重要差異是使用的SUT 類型。對于生物制藥，SUT包括過濾器、細胞培養系統、混合系統、貯存容器、管路、傳感器、閥、取樣系統和接頭。

對于細胞療法，一次性系統傳統上用于移液管、采血袋和T型燒瓶等設備的臨床與研發。這些產品將繼續使用，但也會補充一些擴展的SUT，加入收集裝置、液體輸送裝置、小容量細胞培養系統，特別是還會廣泛利用一次性袋子和袋子組件用于培養基，以及進行洗滌、沖洗、細胞收集、廢物收集甚至是冷凍保存。

SUT 在細胞制造領域的前景

如今，我們可以使用各種工藝來開發細胞療法。此類工藝取決于許多因素，包括細胞來源、工藝要求、細胞收集方法、細胞選擇、細胞沖洗、細胞擴增、基因修飾和基因轉移。CAR-T 開發的工藝步驟見圖1 中的外圈?？捎糜诟鞴に嚥襟E的技術示例見圖1中的內圈。列出的某些技術與大規模生物工藝制造應用中使用的技術非常相似。

隨著更多的細胞療法產品進入臨床試驗產品線和商業化生產，必須確定SUT 能為細胞療法開發商和制造商帶來哪些優勢，并且必須在適當情況下實施SUT[6]。同樣重要的是，本行業需要明確知識缺口、SUT 的潛在缺陷以及通過什么途徑來獲得信息以便做出決策。

未提前規劃的后果很嚴重。想象一下，當進入后期臨床試驗時，卻發現必須要對某種一次性制造部件做出改變。這可能是由產品停產、缺乏可擴展性、供應鏈問題或驗證問題導致的。必須改變某種流程產生的影響可能的原因有上市時間明顯延遲，再驗證成本增加，以及制造過程中使用的其他技術面臨其他可能的監管調查。

細胞療法制造商應知曉各種可用的SUT。即使在一種部件類型（如存儲袋、接頭或細胞培養系統）中，SUT 的絕對數量都是驚人的。由于本文篇幅有限，無法探索所有SUT 產品，所以著重關注開發一次性工藝（即合適的連接技術）時最重要但通常被忽視的決策。其有助于實現一次性到非一次性步驟的無菌連接，同時保持一個完全封閉的系統。錯誤的連接技術會對工藝的可擴展性、可重復性和安全性產生嚴重影響。

圖1 CAR-T 工藝

一次性液體通路連接

液體連接技術根據實現連接的方式，分為兩種基本類型：通過焊接或熔合兩個液體通路來連接，以及通過“連接器”機械耦合兩個安裝在液體通路中的部件。

如需要為某種應用選擇合適的連接技術，必須了解主要技術類型中以及每個技術組中亞組之間的關鍵技術差異，以及這些差異可能對工藝產生的操作性影響和每種技術的優勢。

一個細胞療法工藝中需要多少次連接？答案完全取決于工藝、產品的使用和可擴展性，圖2 展示了基于圖1 中CAR-T 工藝的一個細胞療法工藝。它由柔軟薄膜基材的SUT 組成。在這個擬定系統中，流程中每個袋子的尺寸都是50 mL ～5 L，具體取決于應用和每個步驟處理的液體體積。圖2闡明了作為此流程一部分所需的連接次數和位置。

圖3 不分公母連接器有助于實現無菌的閉合系統

圖 2 基于圖 1 中 CAR-T 工藝的一個細胞療法工藝

確定連接技術類型

確定合適連接技術的一個重要因素是工藝系統的設計。它是開放還是閉合系統？通常，工藝開發階段的位置會對某個工藝系統的設計和使用的部件產生很大影響。

臨床或學術實驗室中的產品開發與在生物制藥公司中非常不同。不僅技術不同，長期目標也不同。完成工藝開發后，生物制藥公司通常會從長遠角度做出決策，最終目標是將工藝商業化，因此更偏向于高度自動化的完全封閉式系統。

SUT（包括易于使用的無菌式接頭）能滿足對更穩健、更可靠工藝的需求[7]。隨著SUT 越來越多地被用于重組產品制造工藝中，出于無菌性考慮，在細胞療法生物工藝中使用它們是必然的[8]。重組療法生產中使用的是完善確立的自動化工藝，而與之相反的是，自動化程度低、勞動密集型、開放性細胞療法制造導致更容易受到操作員變化性的影響，并且更容易造成污染風險[9]。

在其2025 年的技術路線圖中[10]，美國國家細胞制造協會在有關規范化和監管支持的章節中明確指出，需要與相應監管機構對開放和閉合系統制定標準。需要的系統類型，以及實施每個流程步驟和每個步驟進行連接的環境決定了應使用的連接技術類型。