文/ Derek Pendlebury

本文由CPC-Colder Products 公司提供。

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

CGT 制造的需求

CGT 產(chǎn)品線十分龐大。除了最近獲得FDA 批準(zhǔn)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(fā)階段，并且有大約1700 項臨床研究正在進(jìn)行中。

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

一次性使用技術(shù)(SUT)預(yù)計將在CGT 商業(yè)化中發(fā)揮巨大作用。在生物制藥生產(chǎn)中，已證實 SUT可以有效地滿足商業(yè)化量產(chǎn)的需求，而CGT 與生物制藥生產(chǎn)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(zhuǎn)基因生物制造生物制品，對細(xì)胞進(jìn)行修飾來生產(chǎn)具有生物活性的分子。這些細(xì)胞即為工藝，活性分子為產(chǎn)品。

CGT——為生產(chǎn)CGT，細(xì)胞既是原材料和工藝，也是產(chǎn)品。

因此，用來生產(chǎn)這些不同療法的生產(chǎn)工具和技術(shù)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(jīng)驗。

從實驗室規(guī)模研究一直到臨床試驗的各個階段再到投入商業(yè)化制造，SUT 應(yīng)用于生物制藥產(chǎn)品研發(fā)和制造的所有階段。采用SUT 可為商業(yè)運(yùn)作提供許多有據(jù)可查的優(yōu)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(yùn)行周期之間可節(jié)省時間和勞動力；

●無菌性——避免各批之間發(fā)生交叉污染。

同樣地，在細(xì)胞治療和個性化醫(yī)療領(lǐng)域，SUT 也被廣泛應(yīng)用于研發(fā)和制造并得到了普遍認(rèn)可——采用的理由都驚人地相似。

在生物工藝中的使用規(guī)模要大于在自體細(xì)胞療法產(chǎn)品的開發(fā)和生產(chǎn)中使用的規(guī)模。更小的自體產(chǎn)品規(guī)模對設(shè)備的規(guī)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(xì)胞培養(yǎng)系統(tǒng)、混合系統(tǒng)、貯存容器、管路、傳感器、閥、取樣系統(tǒng)和接頭。

對于細(xì)胞療法，一次性系統(tǒng)傳統(tǒng)上用于移液管、采血袋和T型燒瓶等設(shè)備的臨床與研發(fā)。這些產(chǎn)品將繼續(xù)使用，但也會補(bǔ)充一些擴(kuò)展的SUT，加入收集裝置、液體輸送裝置、小容量細(xì)胞培養(yǎng)系統(tǒng)，特別是還會廣泛利用一次性袋子和袋子組件用于培養(yǎng)基，以及進(jìn)行洗滌、沖洗、細(xì)胞收集、廢物收集甚至是冷凍保存。

SUT 在細(xì)胞制造領(lǐng)域的前景

如今，我們可以使用各種工藝來開發(fā)細(xì)胞療法。此類工藝取決于許多因素，包括細(xì)胞來源、工藝要求、細(xì)胞收集方法、細(xì)胞選擇、細(xì)胞沖洗、細(xì)胞擴(kuò)增、基因修飾和基因轉(zhuǎn)移。CAR-T 開發(fā)的工藝步驟見圖1 中的外圈?？捎糜诟鞴に嚥襟E的技術(shù)示例見圖1中的內(nèi)圈。列出的某些技術(shù)與大規(guī)模生物工藝制造應(yīng)用中使用的技術(shù)非常相似。

隨著更多的細(xì)胞療法產(chǎn)品進(jìn)入臨床試驗產(chǎn)品線和商業(yè)化生產(chǎn)，必須確定SUT 能為細(xì)胞療法開發(fā)商和制造商帶來哪些優(yōu)勢，并且必須在適當(dāng)情況下實施SUT[6]。同樣重要的是，本行業(yè)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(guī)劃的后果很嚴(yán)重。想象一下，當(dāng)進(jìn)入后期臨床試驗時，卻發(fā)現(xiàn)必須要對某種一次性制造部件做出改變。這可能是由產(chǎn)品停產(chǎn)、缺乏可擴(kuò)展性、供應(yīng)鏈問題或驗證問題導(dǎo)致的。必須改變某種流程產(chǎn)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(shù)面臨其他可能的監(jiān)管調(diào)查。

細(xì)胞療法制造商應(yīng)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(xì)胞培養(yǎng)系統(tǒng)）中，SUT 的絕對數(shù)量都是驚人的。由于本文篇幅有限，無法探索所有SUT 產(chǎn)品，所以著重關(guān)注開發(fā)一次性工藝（即合適的連接技術(shù)）時最重要但通常被忽視的決策。其有助于實現(xiàn)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(tǒng)。錯誤的連接技術(shù)會對工藝的可擴(kuò)展性、可重復(fù)性和安全性產(chǎn)生嚴(yán)重影響。

圖1 CAR-T 工藝

一次性液體通路連接

液體連接技術(shù)根據(jù)實現(xiàn)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(jī)械耦合兩個安裝在液體通路中的部件。

如需要為某種應(yīng)用選擇合適的連接技術(shù)，必須了解主要技術(shù)類型中以及每個技術(shù)組中亞組之間的關(guān)鍵技術(shù)差異，以及這些差異可能對工藝產(chǎn)生的操作性影響和每種技術(shù)的優(yōu)勢。

一個細(xì)胞療法工藝中需要多少次連接？答案完全取決于工藝、產(chǎn)品的使用和可擴(kuò)展性，圖2 展示了基于圖1 中CAR-T 工藝的一個細(xì)胞療法工藝。它由柔軟薄膜基材的SUT 組成。在這個擬定系統(tǒng)中，流程中每個袋子的尺寸都是50 mL ～5 L，具體取決于應(yīng)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(shù)和位置。

圖3 不分公母連接器有助于實現(xiàn)無菌的閉合系統(tǒng)

圖 2 基于圖 1 中 CAR-T 工藝的一個細(xì)胞療法工藝

確定連接技術(shù)類型

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

臨床或?qū)W術(shù)實驗室中的產(chǎn)品開發(fā)與在生物制藥公司中非常不同。不僅技術(shù)不同，長期目標(biāo)也不同。完成工藝開發(fā)后，生物制藥公司通常會從長遠(yuǎn)角度做出決策，最終目標(biāo)是將工藝商業(yè)化，因此更偏向于高度自動化的完全封閉式系統(tǒng)。

SUT（包括易于使用的無菌式接頭）能滿足對更穩(wěn)健、更可靠工藝的需求[7]。隨著SUT 越來越多地被用于重組產(chǎn)品制造工藝中，出于無菌性考慮，在細(xì)胞療法生物工藝中使用它們是必然的[8]。重組療法生產(chǎn)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(xì)胞療法制造導(dǎo)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(fēng)險[9]。

在其2025 年的技術(shù)路線圖中[10]，美國國家細(xì)胞制造協(xié)會在有關(guān)規(guī)范化和監(jiān)管支持的章節(jié)中明確指出，需要與相應(yīng)監(jiān)管機(jī)構(gòu)對開放和閉合系統(tǒng)制定標(biāo)準(zhǔn)。需要的系統(tǒng)類型，以及實施每個流程步驟和每個步驟進(jìn)行連接的環(huán)境決定了應(yīng)使用的連接技術(shù)類型。