Kehitetään nopeasti solu- ja geeniterapiaa (CGT) ja otetaan käyttöön muunneltavia hoitovaihtoehtoja aiemmin vaikeille sairauksille, kuten tietyille syöville, geneettisille häiriöille ja autoimmuunisairauksille. Kuitenkin matka laboratoriolöydöstä kaupalliseen tuotantoon on edelleen täynnä teknisiä ja biologisia esteitä. CGT:n valmistuksen haastavimpiin vaiheisiin kuuluu jatkokäsittely. ................................................................................................................................................................................

Ymmärtää jatkokäsittelyn solu- ja geeniterapioissa

Solu- ja geeniterapian jatkokäsittely kattaa kaikki toiminnot, jotka tapahtuvat solujen tai virusvektorien alkutuotannon jälkeen. Toisin kuin perinteiset biologiset aineet (esim. monoklonaaliset vasta-aineet), CGT-tuotteet ovat eläviä soluja tai erittäin herkkiä geenien levittäjiä, kuten adenoihin liittyvät virukset, lensivirukset tai retrovirukset. Nämä tuotteet vaativat hellävaraista käsittelyä elinkyvyn, tehon ja geneettisen eheyden säilyttämiseksi. Jatko- junaan kuuluu tyypillisesti:

  • Solujen korjuu ja erottaminen (esim. sentrifugointi, suodatus)
  • Solunsisäisten tuotteiden (virusvektorien) luuydin tai vapautuminen
  • Jätteiden selkeyttäminen ja poistaminen
  • Puhdistus kromatografialla
  • Pitoisuus ja puskurinvaihto (esim. tangenttivirtaussuodatin)
  • Valmisteen koostumus apuaineiden kanssa
  • Sterilisaatio tai aseptinen täyttö
  • Laadunvalvontatestaus ja -vapautus

Jokainen vaihe on optimoitava maksimoida satoa samalla kun täyttävät tiukat sääntelyvaatimukset puhtauden, teho, ja turvallisuus. Tappiot missä tahansa vaiheessa voivat merkittävästi lisätä kustannuksia tavaroiden ja rajoittaa potilaiden pääsyä. Siksi innovaatioita, jotka parantavat hyödyntämistä, lyhentää käsittelyaikaa, ja poistaa ihmisen intervention on erittäin käynnissä.

Automaatio ja suljetut järjestelmät

Yksi tärkeimmistä edistysaskeleista CGT:iden jatkokäsittelyssä on siirtyminen kohti automatisoituja suljettuja järjestelmäalustoja. Perinteinen manuaalinen käsittely avoimissa bioturvallisuuskaapeissa aiheuttaa suuria saastumisriskejä ja on vaikea mitoittaa. Suljetut järjestelmät integroivat steriilit liittimet, putkihitsaimet ja automaattisen nesteenkäsittelyn aseptisten olosuhteiden ylläpitämiseksi koko prosessin ajan. Nämä järjestelmät vähentävät myös käyttäjän vaihtelua ja mahdollistavat reaaliaikaisen tiedonkeruun.

Robotit puhdistamisalustat

Robottiset työasemat, jotka pystyvät suorittamaan useita alajuoksun vaiheita.Nyt on saatavilla esimerkiksi CliniMACS Prodigy[ -järjestelmä (Miltenyi Biotec) voi automatisoida solujen erotus-, aktivointi- ja transduktiojärjestelmän, kun taas [Oktaani[ -järjestelmä (Thermo Fisher Scientific) tarjoaa integroidun alustan virusvektorien puhdistukseen. Nämä alustat eivät ainoastaan vähennä manuaalista työtä, vaan tarjoavat myös kirjauspolkuja, jotka yksinkertaistavat säännösten noudattamista.

Yksikäyttöiset ja kertakäyttöiset komponentit

Suljetut järjestelmät perustuvat usein kertakäyttöisiin tekniikoihin.Pussit, putkikokoonpanot ja suodatinkasetit .Niiden avulla ei tarvitse puhdistaa ja vähentää ristikontaminaatioriskiä. Siirtyminen yhden käyttöosan osiin on ollut merkittävä mahdollistaja monituotelaitoksille ja joustavalle tuotannolle. BioProcess International -katsauksen mukaan yhden käyttöjärjestelmän käyttöönotto CGT:n tuotannossa kasvaa vuosittain kaksinumeroisella nopeudella.

Kromatografian ja puhdistuksen kehitys

Virusvektorien ja terapeuttisten solujen puhdistaminen on edelleen kriittisin ja teknisesti vaativin jatkovaihe. Kromimedia- ja kalvoavustereiden innovaatiot parantavat huomattavasti valikoivuutta, kapasiteettia ja tuottoa.

AAV:n ja lentiviraalisten vektorien affinity Chromatografia

Perinteinen puhdistusmenetelmä adenointiin liittyvien virusten (AAV) käytössä ioninvaihto- tai koko-eksektiokromatografiassa, jossa on mukana alhainen resoluutio ja tuotteiden aggregaatio. AAV-serotyyppien (esim. AVB Sepharose, POROS CaptureSelect AAVX) kapsidia erikseen sitovien affiniteettiligandien käyttöönotto on mahdollistanut yhden askeleen sieppauksen, jossa on yli 90%:n talteenotto. Näitä hartsit ovat nyt laajalti käytössä ja niitä on jatkuvasti parannettu, kuten tekniset ligandit, jotka sietävät suurempia pH- ja suola-alueita. BMC Biotechnology[ -tutkimuksessa osoitettiin, että uusi peptidipohjainen affiniteettiligandi on 95% AAV9 yhden ainoan pass:n puhtaudessa.

Kalvokromatografia

Leniviral vektorit, jotka ovat suurempia ja hauras kuin AAV, perinteinen pakattu-vuode kromatografia voi aiheuttaa leikkausvaurioita ja alhainen toipuminen. Membraani adsorbers. huokoinen levyt tai ontto kuituja funktionaaliset pinnat. Tarjoaa korkeampi virtausnopeus ja alempi vastapaine, vähentää leikkausrasitusta. Nämä kalvot voidaan pinota lisätä kapasiteettia ja käytetään usein virtaus-läpivienti tilassa poistaa epäpuhtauksia samalla kun kohdehiukkaset siirtää. FDA on tunnustanut kalvokromatografia lupaava lähestymistapa virusvektorin puhdistus äskettäin luonnos ohjeita asiakirjoja.

Jatkuva ja monisarakeinen kromatografia

Jatkuva käsittely, kuten simuloitu liikkuva vuode (SBB) ja kausittainen vastavirtakromatografia (PCC), ovat kehittymässä CGT:lle. Nämä menetelmät lisäävät hartsin käyttöä ja vähentävät puskurin kulutusta juoksemalla sarakkeita peräkkäin. Esimerkiksi kahden sarakkeen PCC:n käyttö AAV:n puhdistamiseen voi saavuttaa tuottavuuden kolme kertaa enemmän kuin eräkromatografia ]Kromatografian A päiväkirjassa ilmoitettu. Adoptointi on kuitenkin edelleen vähäistä, koska se on monimutkainen erän alkupään prosessien kanssa.

Skaalautuvuuteen ja kustannuksiin puuttuminen

Korkeat kustannukset solu- ja geeniterapiat.Toinen osa on yli 1 miljoonan dollarin potilasta kohti.Suuri osa tästä on kalliita jatkokäsittelyjä. Valmistajat priorisoivat nyt innovaatioita, jotka vähentävät vaiheita, lisäävät satoa ja alentavat kulutushyödykkeiden kustannuksia.

Tangentiaalinen virtaussuodatus (TFF) Optimointi

TFF on työhevonen keskittymis- ja puskurivaihtoon. Viimeaikainen kehitys sisältää automatisoituja TFF-hiihtoja paineantureilla, virtausmittareilla ja ohjelmiston ohjauksella jatkuvan transmembraanipaineen ylläpitämiseksi. Tämä estää kalvojen kiinnittymisen ja lyhentää prosessiaikaa. Lisäksi uudemmat TFF-kalvot, kuten polyeetterisulfonista (PSE) tehdyt kalvot, jotka ovat vähän proteiineja sitovia, ovat lisänneet virusvektorien virtausta ja palautumista 20%.

Integroitu jatkuva bioprosessointi

Täysin integroituja, jatkuvia jatko- ja jatkojunia, jotka yhdistävät useita yksiköitä, kuten jatkuva talteenottovaihe, jota seuraa jatkuva virusinaktivaatio ja kiillotus. Nämä "end-to-end" -alustat tarjoavat lupauksen laitoksen jalanjäljen ja käsittelyajan vähentämisestä viikosta päivään. Yhdysvaltain National Institute for Innovation in Manufacturing Biopharmacences (NIMBL) on rahoittanut useita hankkeita, joissa keskitytään CGT:n jatkoprosessien horisontaaliseen integrointiin.

Sääntely- ja laatunäkökohdat

GT:n jalostusketjun loppupään sääntelyympäristö kehittyy nopeasti. Virastot, kuten Yhdysvaltain elintarvike- ja lääkevirasto (FDA) ja Euroopan lääkevirasto (EMA), ovat antaneet geeniterapiatuotteiden osalta erityisiä ohjeita kemiasta, valmistuksesta ja valvonnasta (CMC)[.

  • Tuote on luonnehdittava ortogonaalisilla menetelmillä (esim. HPLC, massaspektrometria, infektoivuustestit)
  • Prosessiin liittyvien epäpuhtauksien (host soluproteiinien, DNA:n jäännös, apuvirukset) puhdistuman osoittaminen
  • Validoidut viruspuhdistumatutkimukset vektorien puhdistumaa varten
  • Kriittisten laatuominaisuuksien johdonmukaisuus erissä

Prosessianalyysitekniikkaa (PAT) käytetään yhä enemmän alajuoksun vaiheiden seurantaan reaaliajassa. Sensorit pH:n, johtavuuden ja sameuden, yhdistettynä lähes infrapunaspektroskopiaan mahdollistavat mukautuvan kontrollin ja varhaisen havaitsemisen poikkeamista. EMA on kannustanut käyttämään PAT:tä CGT:n valmistuksessa laadun mukaan suunniteltujen lähestymistapojen (QbD) helpottamiseksi.

Viruksen inaktivointi ja sterilointi

Allogeenisissa hoidoissa jatkokäsittelyn on myös varmistettava satunnaisten virusten poistaminen tai inaktivointi. Alhainen pH inkubaatio, liuotin/determinanttikäsittely ja nanosuodatus ovat standardimenetelmiä, mutta kukin on validoitava tietylle tuotteelle. Äskettäin tehty lämpölabiileja nanosuotimia koskeva työ on mahdollistanut viruspuhdistuman ilman, että se on denaturoinut herkkiä virusvektoreja, säilyttäen infektiivisyyden.

Tulevaisuuden linjaukset ja kehittyvät teknologiat

Useat huipputeknologiat ovat valmiita muuttamaan jalostusketjun loppupään jalostusta edelleen tulevina vuosina.

Tekoäly ja koneoppiminen

Koneoppimismallit voivat ennustaa kromatografiavaiheiden optimaaliset toimintaolosuhteet (esim. suolagradientti, pH, virtausnopeus) perustuen historiallisiin tietoihin ja molekyyliominaisuuksiin. Nämä mallit vähentävät työlästä empiiristä optimointia. MIT:n tutkijat ovat kehittäneet alustan, joka käyttää vahvistusta oppimiseen ja suosittelee kromatografiamenetelmiä AAV:n puhdistukseen, ja saavuttavat 85% tuoton, jolloin käyttäjälle on annettu mahdollisimman vähän tietoa.

Ligand Design and Protein Engineering

Suunnitelmissa uuden affiniteetti ligandit, kuten aptamers, DARPins, ja yhden domain vasta-aineita, tarjoaa mahdollisuuden ultra-korkea spesifisyys kohdevektorit tai solujen alatyyppejä. Nämä ligandit voidaan liittää eri tukiaineita (hartsit, kalvot, magneettihelmet) ja voi mahdollistaa puhdistus yhdessä vaiheessa.

Reaaliaikatesti

Nopean mikrobiologisen detektorin, kuten qPCR:n, virtaussytometrian ja seuraavan sukupolven sekvensointimenetelmien, integrointi tuotantoketjun loppupäähän voisi lopulta mahdollistaa tuotteen reaaliaikaisen vapautumisen. FDA on ilmoittanut olevansa valmis hyväksymään vaihtoehtoisia steriilisuuden testausmenetelmiä, jos ne on validoitu yhtäaikaisiksi kuin vertailumenetelmä.

Päätelmät

Solu- ja geeniterapian jatkokäsittely on läpikäymässä syvää muutosta. Automaatio, suljetut järjestelmät, kehittyneet kromatografiavälineet ja jatkuva käsittelystrategiat parantavat tuottoa, puhtautta ja johdonmukaisuutta. Nämä edistysaskeleet ovat ratkaisevan tärkeitä tuotantokustannusten alentamiseksi ja ihmishenkiä säästävien hoitojen saattamiseksi yhä useamman potilaan ulottuville. Samalla sääntelykehys mukautuu näiden innovaatioiden tarpeisiin korostaen tarvetta vahvaan karakterisointiin ja prosessien validointiin. Näihin seuraavan sukupolven jatko-osiin investoivat valmistajat ovat parhaita paikkoja, jotta he voivat antaa lupauksen solu- ja geeniterapiasta klinikalle mittakaavassa.