影响细胞治疗工艺可放大性的因素

Part1、成本、产能和可比性

细胞治疗制造商之间的一个主要问题是如何制定规模放大或规模扩展战略。制定这样的战略需要考虑哪些因素，哪些因素限制了规模放大的潜力？要考虑的最重要因素是产能和成本。对于治疗常见适应症（如骨折）的CGT，生物制造商需要具备为大量患者制备药品的能力。规模放大还降低了成本，因为价值主张得到了改善。随着商品成本(CoG)的降低，由此产生的疗法对患者的成本也会降低。规模放大的挑战随后成为技术问题。重要的是要了解大多数监管讨论都与化学、制造和控制(CMC)以及产品表征有关。规模放大的目标是从早期临床阶段的工艺过渡到晚期临床阶段的工艺，然后是最终进入商业化规模的工艺。因此，生物制造商必须记录每个阶段的可比性测试结果，以证实良好的产品表征和可靠的关键质量属性（CQA）。您必须能够说“我已经获得初步证据证明的这个产品与我现在正在规模放大的产品具有相同的特征和相同的功能。”这些问题很关键，因为美国食品和药物管理局(FDA)和欧洲药品管理局(EMA)的一些监管挑战具体与可比性和产品表征有关。监管者想知道您是否对您的产品有很好的了解，您的产品是否有很好的特性，以及您是否在从小规模到大规模的工艺中保持相同的特性和相同的功能。例如，在BoneTherapeutics，我们对这些标准进行了大量投资。我们从选定的健康捐赠者的骨髓物料开始，作为我们异体疗法的核心要素。这些细胞在CellStack培养系统中经历扩增和选择过程。我的公司已经从2L生物反应器扩展到了5L和50L及更大的生物反应器。在我们的“选择和生长”过程中，我们记录我们细胞的特征。我们已经计算出，我们可以实现一个优化的工艺，一次骨髓捐赠可用于生产100,000剂，该规模与治疗骨折的药物的价值主张相一致。在某些情况下，我们将看到未来的工艺进一步优化。未来的工艺将基于使用诱导多能干细胞(iPSC)的无供体方法，而不是使用捐赠的源材料并在3D工艺中生产大剂量。从最初的步骤到商业化规模，规模放大的概念是相同的。尽管可以解决供体之间的差异性，以从一批中生产100,000剂一致的剂量，但使用iPSC消除这种差异性，将提高处理100,000、200,000或更多剂量的一致性。您从具有无限复制能力的细胞系出发，获得具有改进的批间一致性的更好的主细胞库。通过使这些细胞达到生物制药标准的一致性和最小的可变性，并使用3D系统放大而不是2D系统，您的价值主张可以得到优化。优化源头，优化工艺，实现大批量的一致性和低CoG。Part2、细胞类型和供体选择

细胞类型会影响您的可放大性策略吗？在BoneTherapeutics，您为什么从间充质干细胞(MSC)开始？间充质干细胞是最早用于细胞疗法的细胞之一。我认为现在需要将MSC带到“专业”水平，以确保我们优化其治疗效果。此类细胞柔韧且有弹性。它们是耐受性良好的细胞，能够用于异体疗法并进行优化。MSC可以针对某些治疗效果进行定制。骨骼形成是它们执行的自然功能，这是一个可以优化的步骤。我之所以提到MSC，是因为这是BoneTherapeutics所关注的。就您而言，相同的思维过程适用于多种细胞类型。我们从自体疗法开始，然后转向异体疗法，然后使用iPSC。因此，无论您是使用您转化的患者材料，还是使用针对规模放大而优化的捐赠细胞，还是使用将转化为iPSC的捐赠细胞，您的所有批次都将具有相同的细胞起始材料。因为您的iPSC具有灵活性，所以您可以使用T细胞和自然杀伤(NK)细胞。这就是使用iPSC的本质-您可以定制所有的细胞。同样，您从一个单一的起点对它们进行定制，从可放大性的角度来看，并且由于可比性为您提供了生产规模优势。这是因为可比性使您可以说您的批次A与批次B相当。放大和使用供体细胞会引入可变性，但您可以优化供体选择。如果您可以针对多批次构建一个单细胞库存，那么您将尽早解决可比性问题。那是因为您的起点对于所有批次和细胞类型都是相同的。Part3、关键质量属性

当您放大规模时，哪些CQA最容易受到“攻击”？必须解决哪些质量问题？这是一个有趣的问题。我认为CQA可以分为两类：一类是表征细胞的，一类是表征细胞功能的。考虑巨噬细胞、NK细胞、T细胞和MSC。每种细胞类型都有独特的特征。重要的是您能够说“我正在处理巨噬细胞”或“我正在处理MSC”。这些是特定于细胞类型的CQA。如果A公司和B公司正在使用T细胞，他们将共享这些CQA，因为他们共享T细胞方法。不同之处在于，一家公司针对一种癌症，而另一家公司针对另一种癌症。两家公司都需要了解其细胞的特性和功能，并证明这些细胞可以针对特定目标持续提供治疗效果，因为它们生产的批次不同。比如要成骨，就需要证明成骨，并且不同批次之间成骨是一致的。对于我公司的产品，我们说，“这些是MSC衍生的成骨细胞。”我们需要有将它们表征为MSC衍生和成骨细胞谱系的CQA。我们需要确保那些特定的细胞具有形成骨骼的表型。然后任务变成确保细胞确实形成骨骼。这可以通过批量使用细胞在体内完成。一定数量的细胞用于在活体动物模型中诱导骨形成。那时，我们可以说，“好吧，我们拥有的细胞看起来像成骨细胞，但最重要的是，它们的功能就像成骨细胞，因为它们形成骨骼。”该功能至关重要。例如，如果您有来自不同种族的两个捐赠者的MSC1和MSC2，那没关系，因为它们都是MSC。我们需要一个或两个来形成我们想要的特定骨骼。尽管两个MSC可能略有不同并且可能有一些细微的差异，但它们仍然是MSC。最重要的是，当这些细胞被施用于患者时，它们会做您想让他们做的事情。当然，效力测定结果需要记录在案。监管机构希望在表征上保持一致，他们将需要有据可查的效力测定。他们想确认您的质量很好，而良好的质量与良好的功能相关联。最后，这就是您想要的产品。效力是细胞功能的CQA。Part4、原材料

试剂和其它原材料如何影响您的可放大性策略？有一句格言说：“您就是您吃的东西。”这也适用于细胞培养。专有的培养方法包括所用试剂的[规格]。一些试剂比其它试剂对细胞培养的发展影响更大。有些材料可以改变，比如液体培养基和一些营养物质，但其它材料（如关键生长因子）有严格的使用要求。工艺不仅是一系列步骤，而且由这些步骤中使用的试剂定义。如果您更换试剂，则需要返回并再次记录可比性，尽管可能不一定适用于所有参数。这种可比性评估是相关的，因为如果您的公司将技术从生产站点A转移到生产站点B，那么应该使用相同的试剂。如果这是不可能的，那么可以使用“等效”试剂。但是，在这种情况下，您必须记录更改并确保它不会修改您的CQA。Part5、自动化

自动化在可放大性策略中可以发挥什么作用？自动化在提高生产力方面发挥着关键作用。自动化为工艺提供了关键优势。首先的好处是降低了成本。BruceLevine和他的同事发表了一篇文章，表明生产中最大的成本是操作员和手动操作的成本。自动化降低或消除了该成本。自动化还增加了工艺能力。这项工作不必轮班进行。由于机器可以进行工作，自动化提供了一致性和安全性。让机器重复相同的操作比让手动操作员或多个手动操作员以完全相同的方式重复执行任务更容易。提高过程一致性会促进CQA的一致性。安全性也得到了提高，因为手动操作是潜在污染风险和可变性的来源。在BoneTherapeutics，我们的工艺放大包括使用自动化工艺从平面细胞培养到生物反应器中的3D生长。您不需要在早期阶段进行自动化，因为此时的处理体积很小且风险很高。您可以将自动化开发集成为规模放大方法的一部分。因此，自动化不仅是一个不错的选择，而且应该是您细胞治疗工艺中不可或缺的一部分。在放大工艺规模时，您应该尽可能多地考虑自动化和封闭系统。Part6、规模扩展选项

从运营或工厂的角度来看，规模扩展，而不是规模放大，在什么时候有意义？我认为这是产能、成本和战略的结合。大多数处于开发早期阶段的公司，与较高的风险相关，可能会在单个站点中采用较小的工艺，因为他们仍在记录证据的第一步。随着药物开发进入后期临床试验，公司已经减少或消除了这些早期风险。这是因为在后期，一家公司有越来越多的证据表明其产品似乎确实有效。进入市场的预期更高，因此公司筹集资金的能力更大，公司可以进行大量投资。届时，公司应该开始考虑建立他们的产能或确保与合同开发和制造组织(CDMO)的合作。此时，将需要放大工艺，以满足增加产能和活动的需求，并对进入市场抱有很高的期望。为了打入全球市场，公司可能会考虑规模扩展策略。这就是需要增加产能的时候。例如，如果您的公司在欧洲，您可以在欧洲工厂开始为美国生产，并继续扩大规模以实现越来越大的批量。但由于物流和供应链开始发挥作用，您可能会认为，在某个时候，开发一种符合您的地理增长战略的规模扩展方法更具经济意义。该策略始终是您的技术挑战、产能需求和可用资源的整合。所有这一切的背后是随着您的工艺开发进展而降低的风险水平。风险降低带来了增加资金的机会。增加资金可以提高您的战略决策的灵活性-包括放大还是扩展规模，以及是使用单个站点还是多个站点。Part7、得到的教训

您认为还需要哪些其它工艺改进或技术来进一步增强可放大性？分析、分析自动化和生物反应器都很重要。一些公司正在投资生物反应器的开发。这是一个增加的趋势。当我的公司开始规模放大时，只有一两家细胞治疗生物反应器供应商。随着时间的推移，随着我们获得额外的设备，规模放大的多种选择变得可用。随着对可放大性需求的增加，这些不同的元素和可用性将成为成长过程的一部分。在放大贵公司自身工艺的规模方面，您学到的主要经验是什么？主要的教训可能是细胞需要贴壁生长的事实。细胞粘附在平面上很容易观察到。如果使用基球表面进行细胞粘附，则需要提取细胞。从基球表面提取通常比从平坦表面提取更容易。另一个教训，虽然我不会说这是一个惊喜，即效力测定和CQA的重要性，它们是放大的关键部分。重要的是要强调，与监管机构的讨论总是相同的：“让我知道您控制了您的工艺并且您知道您的产品。表明您的产品是一致的，并且您的产品可以满足您的需求。”这是我们必须首先解决的讨论。我的公司在细胞贴壁和释放方面遇到了挑战，因为我们使用MSC，但可以悬浮生长的细胞类型存在其它挑战。从轶事的角度来看，您的细胞类型将为您的规模放大带来特定挑战，但在所有这些挑战中，产品