T细胞治疗生产全流程



近年来,随着肿瘤免疫学与基因工程的技术革新,市场规模的快速增长,免疫细胞治疗已成为全球医药行业新药研发的热门领域。特别是CAR-T细胞治疗的横空出世,其强大的抗肿瘤治疗效果,为肿瘤免疫领域带来了革新,为更多的肿瘤患者带来了希望。

生产CAR-T细胞疗法的主要步骤包括最初分离和富集T细胞、T细胞活化、使用病毒或非病毒载体系统进行CAR基因转移、体外CAR-T细胞扩增,以及最后的末端工艺和冷冻保存,整个制造周期一般需要2~4周。

T细胞治疗生产全流程

▲ CAR-T生产的各个阶段和工艺方案示例(图片来源:Cytotherapy)

CAR-T细胞的生产失败率范围在2-14%,失败的原因主要来自细胞的个体差异、细胞数量以及细胞质量。为最终实现CAR-T的商业化,努力优化和质量控制生产过程的各个环节都十分重要。面对不同肿瘤患者复杂的样品来源,如何实现高效率、标准化、规模化的生产制备,在工艺上又可以通过哪些手段或方案来满足预期的商业化需求,是CAR-T制造商共同关注的问题。

T细胞治疗生产全流程

▲ CAR-T疗法的局限(图片来源:Nature Reviews Cancer)

01 细胞分离和激活

1.1 细胞分离

生产CAR-T的第一步,是通过白细胞分离术从患者(或同种异体的供体)处收集外周血单核细胞(PBMC);然后利用基于磁珠的技术分离出特定的T细胞亚群,如CD4+、CD8+、CD25+或CD62L+T细胞。

过程中既要考虑分离得到尽可能多的T细胞(回收率要高);同时要将粒细胞、红细胞、抗凝剂等对后续细胞生产有影响的杂质去掉。譬如,抗凝剂在后续的细胞激活过程中会改变细胞的特征、红细胞会影响产品的临床效果等。

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▲ CAR-T细胞分选(图片来源:Molecular Therapy)

在细胞处理的过程中采用封闭式、自动化的系统已成为行业共识。这对于大规模生产制造以及生产工艺的改进是非常必要的,封闭式、自动化的系统不仅可有效缩短细胞处理和分析的时间并提高效率,还能够减少人员接触,节省劳动力的同时也使跟踪过程更容易。

使用传统手工开放式的方法进行操作,制造周期很长,结果的稳定性较差。除此之外,污染是手工开放式方法最大的风险。患者血液样本中的T细胞数量有限,而且细胞治疗产品的终产品不能进行除菌过滤,操作过程中一旦出现污染将是难以挽救的。

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▲ CAR-T细胞分选(图片来源:Molecular Therapy)

1.2 细胞激活

T细胞的激活通过T细胞受体(Signal 1)和CD28、4-1BB或OX40等共刺激信号(Signal 2),产生主要的特异性信号来实现。自体抗原呈递细胞,例如树突状细胞(DC),是T细胞反应的内源性激活剂。然而,DC的效力因患者而异,很难作为T细胞激活的可靠来源。

激活会触发细胞分裂,从而促进基因转导,故细胞的激活方式与之后的基因转导效率息息相关。CD3/CD28抗体偶联的超顺磁微珠,例如Dynabeads,是目前用于T细胞活化最广泛使用的平台之一。

T细胞治疗生产全流程

▲ 图片来源:赛默飞世尔科技

02 细胞改造

实现CAR在T细胞上的表达,是CAR-T生产的核心技术,这一步需要利用到载体将CAR基因导入T细胞。理想的载体应该具有较高的基因转染效率、稳定性好,不引起机体免疫反应等特点。

目前有多种方法用于T细胞修饰,包括病毒载体转导(如γ-逆转录病毒、慢病毒载体等)及非病毒载体转染(转座子转染、电穿孔等技术等)

已上市的5款CAR-T产品以病毒载体转导的方式为主,吉利德旗下Kite的Yescarta和Tecartus采用了γ-逆转录病毒载体,其它3款基于慢病毒载体开发,分别是诺华的Kymriah、Juno的Breyanzi,以及百时美施贵宝/bluebird bio的Abecma。

2.1慢病毒




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