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为细胞疗法制造提供效率和质量

快速推进细胞和基因疗法

细胞和基因治疗(CGT)是一种令人兴奋的药物,其专注于再生,修复和更换受损细胞或组织。该市场在这一突破性的科学领域由三种主要方法组成:1)细胞治疗/基因修饰细胞治疗,2)基因治疗和3)组织工程。自2010年代以来,细胞和基因疗法的研究迅速推进,特别是在欧洲,美国,韩国,中国和日本。

嵌合抗原受体T细胞(Car-T)治疗是由美国食品和药物管理局(FDA)批准的基因改性细胞疗法,以治疗血液中某些淋巴瘤。治疗涉及从癌症患者收集T细胞,在实验室中修改它们,使它们攻击癌症,扩展(增加修饰细胞的数量,并将其注入患者,细胞对抗癌症的患者。

创新细胞疗法的另一个例子是间充质干细胞(MSC)治疗,其中从供体骨髓收集的细胞培养并移植到患者中。实验MSC疗法在临床试验中显示了治疗各种器官伤害的临床试验,包括肺,脊髓和软骨的临床试验。难以治疗的疾病,例如中枢神经或血管系统的疾病,以及Covid-19中的急性呼吸窘迫综合征(ARDS)的新紧急条件,也是使用MSC治疗的临床试验的候选者。

使用细胞和支架组织的组织工程的一个例子是Terumo的自体骨肌细胞片产品,其在2016年接受有条件批准。自体骨骼肌肌细胞片将患者的骨骼肌细胞转化为一片心脏组织。它是世界上第一款用于治疗严重心力衰竭的再生药品。

这种令人兴奋的“生活药物”的时代也带来了复杂性和挑战。由于细胞和基因治疗领域处于发展的早期阶段,因此这尤其如此。细胞生产和配方过程通常在研究实验室中进行,通常包括许多劳动密集型任务。手动执行巨大的工作。

通过从收集到输液的自动化细胞生产来推进细胞疗法

Terumo血液和细胞技术是Terumo Group的三家公司之一。它总部位于美国科罗拉多州的莱克伍德,在20世纪60年代成立。该公司拥有自动化复杂流程的遗产,并将这一专业知识带到细胞和基因治疗。多年来,该团队已经无情地开发,改进,创新了其核心血液和细胞加工技术。

其中最着名的是使用洗手甾孔的离心血液分离技术的创新。在洗骺孕中,收集供体或患者血液的特定组分,而血液的未收集组分返回给供体或患者。洗脱系统可以有效地收集特定的患者细胞类型。这些细胞可以用作生物原料,以引发自体基因改性细胞疗法的过程,例如自体轿厢T细胞疗法。

Terumo血液和细胞技术提供了在整个细胞疗法周期中自动化和提高效率的产品和服务。本公司及其同事明白,实现自动化,减少手动步骤和实施标准程序是这一新兴医学领域成功的关键。目标是自动化和标准化细胞产品制造过程,以解决手动工作流程所带来的问题。该循环包括在医院的细胞收集,在生产设施的制造,制造/填充(称为“填充和填充”)袋子与细胞产品,冻结产品并将冷冻产品运送回医院,以便给予病人。

细胞和基因治疗生产周期(过程细节因治疗应用而异)

细胞和基因治疗的生产周期
(过程详细信息因治疗申请而异)

离心体系统可以在循环开始时从患者收集细胞。2011年推出的细胞膨胀系统可以培养和扩建细胞,用于治疗用途 - 循环的“扩展”部分。电池处理器可以执行“洗涤和浓缩”步骤。最近,填充和完成系统已发布到市场。洗涤和浓度后,该系统自动转移并将细胞密封成具有适当配方的袋子,以冷冻并后来给予患者。该公司还提供无菌焊接系统,其在整个电池处理循环中广泛使用,以维持封闭的无菌(从未暴露于空气)系统。还提供自动记录和文档处理步骤的数据管理系统。

通过提供这些系统,通过治疗患者,通过治疗患者从细胞收集中提高工作流程的效率,公司进步自动化研究和创造新的细胞疗法的高度手工工作。

独特的技术,用于高效和一致的细胞扩展

细胞扩张是上述细胞内最重要的步骤和基因治疗生产周期。Terumo血液和细胞技术应用其专业知识来开发自动化单元扩展系统。在细胞培养过程中,该系统使用无菌一次性试剂盒,并通过自动化诸如饲养细胞的关键方法,除去废物,加入氧气和除去二氧化碳来维持细胞的一致和受控的微环境。

细胞扩展系统

细胞扩展系统

空心纤维(HF)技术

自动电池扩展系统的心脏的生物反应器使用空心纤维(HF)半透膜技术。每个HF生物反应器(HFBR)含有11,500个中空纤维,在膨胀期间保持细胞。纤维有助于交换培养基,这是培养和灌注细胞的流体。膜纤维非常小(内腔直径约为200微米,壁厚仅为50微米),因此它们非常适合于有效地去除有毒分子和运输有益的分子。

半透明HF膜产生一个双隔室系统,允许在隔室之间有效和自由交换小分子,例如葡萄糖和乳酸盐。细胞局限于胞内(IC)隔室,用于培养和膨胀。

在2000年代初,公司的科学家和工程师认识到HFS的高效分子运输特征可以为再生医学领域的细胞扩张提供巨大益处。由中空纤维产生的大约21,000平方厘米的表面积相当于用于手动扩展相同量的细胞的约120t-175烧瓶的表面积。简而言之,HF技术使得能够在小空间中执行大量的单元扩展。

一个生物反应器具有相当于120t175细胞培养瓶的表面积

科学家和工程师合作以实现悬浮细胞的扩展

细胞膨胀系统可以支持粘附和悬浮细胞的膨胀。粘附细胞,例如间充质干细胞(MSCs),粘附到中空纤维的内壁上。一旦附加,他们开始扩展。扩展条件是理想的,因为双隔室生物反应器进行连续灌注。悬浮细胞不附着在HF壁上;他们在媒体中暂停而成长并扩展。将细胞培养并膨胀在中空纤维的骨薄侧。

在早期产品开发测试中,科学家和工程师难以保持中空纤维内部的悬浮电池。即使在生物反应器中非常低流入生物反应器,悬浮液也会离开。该团队花了很多时间和精力来解决这个问题。O.ne day in the lab, a member of the Science group suggested a brilliant and simple solution: Observing that cells always escape from the media outlet end of a HF and never from the inlet end, the suggestion was "let’s simultaneously and continuously flow into both ends of the HF." This was immediately tested and found effective. Simultaneous flow into both ends of a HF is possible because the walls of the fiber are very permeable; perfusion media entering the ends of the fiber can escape by flowing through the wall of the fiber into the EC space. However, the suspension cells cannot cross the wall of the fiber, and with incoming flow at the ends of the fibers, cannot exit, and remain as desired.

这种简单,辉煌的流动机动急剧提高了培养生长率,细胞收获产量和细胞收获浓度。该系统可以维持每ML的细胞培养密度为2毫升2毫升的细胞 - 一种优于传统手动细胞培养系统的10至数百次。这有利于对细胞的非常有效的下游加工,并且逆流细胞壳体技术能够使用用于粘附细胞和悬浮细胞的相同的生物反应器系统。
这项技术现在专利 - 是一个真正显着的结果!

创新技术自动化最终配方步骤

细胞产品的最终配方和低温保存,为储存、运输和最终输血做好准备,是细胞治疗制造的另一个关键步骤。在这个制造的后期阶段,这些细胞经历了一个冗长而昂贵的制造过程。最重要的是,病人一直在等待。在最后的“填充和完成”步骤中保持细胞的无菌性、功能性和生存能力是至关重要的,任何失败都是昂贵的。尽管制造过程的早期步骤通常是自动化的,但这个步骤可能会很慢,部分原因是依赖于手工方法。手工填充和完成方法往往缺乏必要的过程控制。缺乏僵硬会对解冻和输血时的细胞产生负面影响。

手动填充和完成程序携带包含操作员对操作员可变性,数据记录误差,细胞给药不准确性,温度控制不当和细胞过度的风险,以苛刻的冷冻保存化学品。这些最终步骤涉及许多细胞操纵:将稀释,计数,稀释,称重和比例体积分为治疗剂量的细胞产物。这些操纵可以导致“开放事件”,其中细胞产品遇到外部空气并且可能被污染。

填充和完成系统旨在自动化和控制最终的配方和填充步骤。其灵活性和电子数据捕获可确保过程控制和CGMP合规性。该系统包括无菌单用一次性试剂盒,具有冷冻保存友好的产品袋。一次性组包含三种产品袋和用于后配制品测试的质量控制袋。在该装置上,冷却板和混合臂确保细胞悬浮液和冷冻保护剂介质在适当的体积中混合,在耐受限度范围内保持在设定温度,并且在放置在产品袋中之前保持均匀。

填充和完成系统

多年的技术开发为细胞和基因治疗的光明未来制作特鲁莫血液和细胞技术

新兴和快速生长的细胞和基因治疗领域对公司提供了几乎无限的机会,以应用其漫长的创新新产品和服务的传统,以进一步提前医疗保健。应用当前技术和专业知识来解决这些新市场内的客户问题很重要。扩展这些技术并增强公司的细胞疗法产品组合来解决客户问题是关键。目标是从端到端完善,简化和自动化细胞制造周期。实现这一目标将确保Terumo的增长将反映细胞和基因治疗市场的爆炸性生长。

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