پیشرفت سریع سلول ها و درمان های ژن (CGTs) گزینه های درمان تحول پذیر را برای بیماری های پیش از این در معرض خطر قرار داده است، از جمله برخی از سرطان ها، اختلالات ژنتیکی و شرایط خود ایمنی، با این حال سفر از کشف آزمایشگاهی به تولید تجاری، کاهش می یابد با مشکلات مهندسی و بیولوژیکی.

درک پردازش پایین جریان در سلول و ژن Therapies

پردازش پایین جریان در سلول و درمان های ژن شامل تمام عملیات هایی است که پس از تولید اولیه سلول ها یا بردارهای ویروسی رخ می دهد. برخلاف آنتی بادی های سنتی مرتبط با بیولوژی (به عنوان مثال، آنتی بادی های تک کلونی)، محصولات CGT به طور معمول سلول های زنده یا ناقل های بسیار حساس ژن مانند ویروس های وابسته به آنتی ژن (AAVs)، lentiviruses، یا محصولات مقاوم سازی نیاز به کنترل دقیق، و حفظ قدرت ژنتیکی ملایم دارند:

  • برداشت و جدایی سلول (به عنوان مثال، سانتریفوژ، فیلتراسیون)
  • Lysis یا انتشار محصولات داخل سلولی (برای بردارهای ویروسی)
  • روشنگری و حذف زباله ها
  • بهینه سازی با استفاده از کروماتوگرافی
  • تبادل غلظت و بافر (به عنوان مثال، فیلتر جریانtangential Flow)
  • فرمول بندی با انضباط
  • استریل کردن یا پر کردن یک سپتیک
  • تست کنترل کیفیت و آزادی

هر مرحله باید بهینه سازی شود تا به حداکثر رساندن عملکرد در حالی که با مشخصات قانونی دقیق برای خلوص، قدرت و ایمنی روبرو می شود.از دست دادن در هر مرحله می تواند به طور چشمگیری هزینه کالاها را افزایش دهد و دسترسی بیمار را محدود کند، بنابراین نوآوری هایی که بهبود می یابند، زمان پردازش را کاهش می دهند و مداخله انسانی را به شدت دنبال می کنند.

اتوماسیون و سیستم های بسته

یکی از مهمترین پیشرفت های پردازش جریان پایین برای CGTs تغییر به سمت سیستم عامل های خودکار و سیستم بسته است. پردازش دستی سنتی در کابینت های ایمنی باز خطرات آلودگی بالا را ایجاد می کند و مقیاس سیستم های بسته شده ادغام کانکتور استریل، جوشان لوله و کنترل مایع خودکار برای حفظ شرایط سپتیک در سراسر فرایند دشوار است.

پلتفرم های پاکسازی رباتیک

ایستگاه های کاری روباتیک قادر به انجام چندین گام پایین مانند سانتریفوژ، لوله کشی و ستون کروماتوگرافی هستند، در حال حاضر به صورت تجاری در دسترس هستند.به عنوان مثال، CliniMACS Prodigy سیستم انطباق (Miltenyi Biotec) می تواند سلول ها را خودکار کند، جدا سازی و ترانس، در حالی که [Fcting] فقط سیستم های نظارتی یکپارچه (F:2.

قطعات تک استفاده و مصرف و مصرف

سیستم های بسته اغلب به تکنولوژی تک-استفاده – کیسه ها، وان و کارتریج های فیلتر – که نیاز به تمیز کردن اعتبار و کاهش ریسک متقابل-contamination را از بین می برد. سوئیچ به اجزای تک استفاده یک فعال اصلی برای امکانات چند محصول و تولید انعطاف پذیر است.

پیشرفت در Chromatography و Purification

پیگیری بردارهای ویروسی و سلول های درمانی همچنان حیاتی ترین و از نظر فنی خواستار کاهش جریان نوآوری در رسانه های کروماتوگرافی و تبلیغات غشایی به طور چشمگیری بهبود انتخاب، ظرفیت و عملکرد است.

Affinity Chromatography برای AAV و Le ضد بردارs

روش های سنتی تصفیه ویروس های مرتبط با adeno (AAVs) استفاده از یون-exchange یا chromatography اندازه، که از وضوح پایین و تجمع محصول رنج می برند، معرفی یک تنوع زیستی است که به طور خاص اتصال به خازن های AAV ipr از AAV serotypes (به عنوان مثال، AVBhar، Pockrose بهبود یافته است که در حال حاضر یک نمونه از مکمل های واحد را با استفاده می کند.

Chromatography

برای بردارهای ضد ویروسی، که بزرگتر و شکننده تر از AAVs، کروماتوگرافی سنتی بسته بندی شده می تواند باعث آسیب دیدگی پاشنه و بازیابی پایین شود. تبلیغات حرارتی - ورق های متخلخل یا فیبرهای توخالی با سطوح عملکردی - کاهش نرخ جریان بالاتر و فشار عقب، کاهش استرس اوار می تواند انباشته شود تا ظرفیت افزایش یابد و اغلب وعده داده می شود تا ذرات هدایت شده را حذف کند.

ادامه و چند ستون Chromatography

روش پردازش مداوم، مانند تخت متحرک شبیه سازی شده (SMB) و دوره ای ضد (PCC) برای CGT پایین جریان در حال ظهور هستند، این روش ها استفاده از رزین را افزایش می دهند و مصرف با استفاده از ستون های در حال اجرا در توالی را کاهش می دهد.به عنوان مثال، استفاده از دو ستون PCC برای تصفیه AAV می تواند به سه برابر بیشتر از کروموگرافی، به عنوان پیچیدگی بالا رفتن از ALT محدود باقی بماند.

پاسخگویی به مقیاس پذیری و هزینه

هزینه بالای سلول و درمان های ژن - اغلب بیش از 1 میلیون دلار در هر بیمار - عمدتا توسط پردازش های ارزان قیمت پایین جریان هدایت می شود.تولید کنندگان در حال حاضر اولویت بندی نوآوری هایی هستند که تعداد مراحل را کاهش می دهند، بازده را افزایش می دهند و هزینه های مصرفی را کاهش می دهند.

بهینه سازی جریان تانگ (TFF)

TFF یک اسب کار برای تمرکز و تبادل بافر است. تحولات اخیر شامل اسکی خودکار TFF با سنسورهای فشار، متر جریان و کنترل نرم افزار برای حفظ فشار مداوم Transmembrane است که مانع از دفع غشا و کاهش زمان فرآیند، علاوه بر این، غشای TFF جدیدتر، مانند کسانی که از پلیت سولفید (S) با پروتئین کم، و اتصال برای بردارهای ویروسی - 20٪ - 30٪.

پردازش مستمر Bio Processing

کاملا یکپارچه، قطار های مداوم که عملیات چند واحد را پیوند می دهند - مانند یک گام ضبط مداوم پس از فعال سازی مداوم ویروسی و جلا دادن - نمونه اولیه هستند.این سیستم عامل های "end-to-end" وعده کاهش ردپای تاسیسات و زمان پردازش از هفته ها تا روزها را دارند. موسسه ملی نوآوری ایالات متحده در ساخت Biopharmaces (NIIMBL) چندین پروژه ادغام افقی را در فرآیندهای انتقال داده است.

تنظیم مقررات و ملاحظات کیفیت

چشم انداز نظارتی برای پردازش جریان CGT به سرعت در حال تحول است.سازمان هایی مانند سازمان غذا و داروی ایالات متحده (FDA) و آژانس پزشکی اروپا (EMA) راهنمایی های خاصی در مورد [شیمی، تولید و کنترل (CMC] برای محصولات درمانی کلیدی شامل:

  • مشخصات محصول با استفاده از روش های orthogonal (به عنوان مثال، HPLC، طیف گسترده، طیف سنج های عفونی کننده)
  • • نشان دادن ترخیص از ناخالصی های مرتبط با فرآیند (پروتئین های سلول میزبان، DNA باقی مانده، ویروس های کمکی)
  • اعتبارسنجی مطالعات ترخیص ویروسی برای تصفیه بردار
  • سازگاری ویژگی های کیفیت بحرانی (CQAs) در سراسر دسته ها

تکنولوژی تحلیلی فرایند (PAT) به طور فزاینده ای برای نظارت بر مراحل پایین جریان در زمان واقعی استفاده می شود. سنسورها برای pH، هدایت و turbidity، همراه با طیفوسکوپی نزدیک مادون قرمز، اجازه می دهد کنترل تطبیقی و تشخیص زود هنگام انحرافات. EMA استفاده از PAT را در CGT تشویق کرده است تا رویکردهای کیفیت طراحی (QD) را تسهیل کند.

فعال سازی و استریل کردن

برای درمان های همهوژنیک، پردازش پایین جریان نیز باید اطمینان حاصل کند که حذف یا غیرفعال کردن ویروس های ساختگی ماجراجویانه، انکوباسیون کم-pH، درمان های حلال / غیر فعال، و نانوتفی روش های استاندارد هستند، اما هر کدام باید برای کار خاص در مورد فیلترهای نانوی حرارتی معتبر باشند.

مسیر های آینده و تکنولوژی های نوظهور

چندین تکنولوژی پیشرفته برای تبدیل بیشتر پردازش جریان در سال های آینده آماده شده اند.

هوش مصنوعی و یادگیری ماشین

مدل های یادگیری ماشین می توانند شرایط عملیاتی بهینه را برای مراحل کروماتوگرافی پیش بینی کنند (به عنوان مثال، گرادیان نمک، pH، سرعت جریان) بر اساس داده های تاریخی و خواص مولکولی، این مدل ها نیاز به بهینه سازی تجربی سخت را کاهش می دهند.

طراحی Ligand و مهندسی پروتئین

طراحی دین و دین های جدید، مانند استمرها، DARPins و آنتی بادی های تک دامنه، امکان ویژگی های فوق العاده بالا برای بردارهای هدف یا زیرنوع سلول را فراهم می کند.این دین ها می توانند به پشتیبانی های مختلف (reins، غشایها، مهره های مغناطیسی) و ممکن است تصفیه در یک مرحله واحد متصل شوند.

تست زمان واقعی

ادغام روش های سریع تشخیص میکروبی مانند qPCR، جریان سیتوتری و توالی نسل بعدی، در خط پایین جریان می تواند در نهایت اجازه دهد انتشار زمان واقعی محصول. FDA نشان داده است تمایل به پذیرش روش های جایگزین برای تست های نوسان اگر آنها به عنوان معادل روش مقایسه معتبر است.

نتیجه گیری

پردازش پایین سلول و درمان های ژن در حال تغییر عمیق است. اتوماسیون، سیستم های بسته، رسانه های کروماتوگرافی پیشرفته، و استراتژی های پردازش مداوم در حال پیشرفت در عملکرد، خلوص و ثبات است.این پیشرفت ها برای کاهش هزینه های تولید و ایجاد درمان های نجات دهنده زندگی در دسترس برای بیماران بیشتر حیاتی هستند.در عین حال، چارچوب تنظیم کننده سازگار با این نوآوری ها، تاکید بر بهترین روش های تعیین شده برای ارائه و اطمینان از این روند است که در مقیاس پذیری نسل بعدی سرمایه گذاری می کنند.