细胞和基因治疗:当前的挑战和自动化的好处

细胞和基因治疗是一个个性化医疗领域，推动医学创新，彻底改变我们治疗疾病的方式。

基因疗法使用DNA或其他遗传物质编辑病人的细胞来治疗遗传或获得性疾病，细胞疗法包括将整个细胞移植到病人体内，取代那些受疾病影响的细胞。

在撰写本文时，美国食品和药物管理局已批准使用25细胞和基因疗法，还有更多正在临床试验评估中。

为了更多地了解细胞和基因治疗领域，并讨论该行业面临的一些挑战以及自动化可以带来的好处，188金宝搏备用采访了尼鲁帕玛·派克博士他是赛默飞世尔科技公司(Thermo Fisher Scientific)技术事务高级主管。

安娜·麦克唐纳(AM):哪些疾病领域将从细胞和基因疗法中受益最大?

Nirupama Pike (NP):细胞疗法:

• 细胞疗法包括将完整的和活的细胞转移到体内，以取代受损或患病的细胞，诱导免疫反应或向目标提供治疗。在细胞疗法中，细胞在体外修饰，然后输送到患者体内。
• 细胞疗法对血癌和包括淋巴瘤、白血病和多发性骨髓瘤在内的血液病的治疗产生了重大影响。
• 细胞疗法在治疗实体瘤的临床试验中也取得了成功。
• 细胞疗法的其他潜在应用包括治疗癌症、自身免疫性疾病、泌尿系统问题、传染病、重建受损的关节软骨、修复脊髓损伤、改善减弱的免疫系统以及帮助神经系统疾病患者。

干细胞疗法:

• 具体来说，干细胞疗法可以治疗脊髓损伤、1型糖尿病、帕金森病、肌萎缩性侧索硬化症、阿尔茨海默病、心脏病、中风、烧伤、癌症和骨关节炎。

基因疗法:

• 基因疗法是利用遗传物质，通过改变体内的基因来治疗或预防疾病。
• 基因疗法有望治疗癌症、囊性纤维化、心脏病、糖尿病、血友病和艾滋病等疾病，以及遗传性疾病，如囊性纤维化、α -1抗胰蛋白酶缺乏症、血友病、地中海贫血和镰状细胞病。

AM:你能描述一下那些从事细胞和基因疗法开发和制造的人所面临的一些挑战吗?

NP:在细胞和基因治疗的开发和制造中工作的人面临的一些挑战如下:

• 原料短缺，包括起始原料。许多细胞疗法需要良好的医疗实践(GMP)级原料，如质粒和病毒载体。由于细胞治疗领域的快速发展，关键gmp级原材料的可用性存在瓶颈。此外，对于制造至关重要的一次性零件，如管件和包，也存在短缺。起始材料(单采、血液、骨髓等)通常是单一来源(即来自患者或供体)。供应链任何环节的轻微中断都可能导致失败。
• 复杂的供应链和冷链物流。细胞疗法有一个循环的供应链过程，从起始材料从患者/供体交付到制造设施，到最终产品交付给患者。起始原料和最终产品都有时间和温度规范，需要一个流程来有效地监控监管链和身份链。
• 招聘和保留有技能的劳动力。由于细胞治疗制造复杂且缺乏标准化，因此该领域的劳动力需求是独特而具体的。制造商需要通过评估当前的技能差距，并通过定期能力评估制定和实施强有力的培训计划，来发展一支强大的技术劳动力。由于熟练技术工作人员严重短缺和需求量很大，必须为工作人员创造个人发展机会和明确的职业发展道路，以便留住他们。

自动化能给这个领域带来什么好处?

NP:细胞和基因疗法最近在商业上的成功引起了投资者和制造商的极大兴趣，这反过来又导致获得了更多的监管批准。由于这种集约化，对制造过程的工业化出现了迫切的需求。在细胞和基因疗法的工业化成为标准实践之前，提高工艺效率、降低制造成本和简化监管要求是需要解决的一些问题。自动化的使用可以解决这些问题，并为商业化铺平道路。自动化也可以在扩大生产方面发挥重要作用，特别是在异体“现成”疗法方面。自动化有可能在不影响这些疗法的安全性和有效性的情况下解决许多现有的挑战。

AM:如何将自动化解决方案整合到工作流程中，以改变细胞和基因治疗的发展?特别是，自动化在促进自体/异体细胞疗法的发展方面可以发挥什么作用?

NP:现有的生物制造部门(如生物制剂、小分子和单克隆抗体)已经证明，通过自动化减少操作时间提供了一种减少人为错误、获得更可重复的结果、实现标准化和提高最终产品的关键质量属性的方法。这些好处可以通过单个步骤的自动化、工作流中集成的多个自动化步骤或完全自动化的工作流来实现。¹理想情况下，完全自动化的平台将提供从供方到产品的端到端解决方案，并对持续的流程优化活动进行持续验证和监控。¹这些系统可以完全关闭，消除用户接触，以减少污染和人为错误的机会。¹不幸的是，为生物制剂和单克隆抗体设计的自动化平台缺乏细胞和基因治疗(CGT)应用所需的多功能性和灵活性。¹细胞疗法是活的药物，需要改变的、适合目的的制造解决方案。

重要的是要注意，细胞疗法是“活的药物”，因此，将需要改变，适合目的的制造解决方案，以解决诸如固有的供体可变性，细胞异质性，可扩展性不足和批次与批次之间的差异等挑战。

在生产过程中提高自动化的努力正在进行中，行业现在开始看到结合生物反应器和支架技术的平台的出现，为贴壁和悬浮细胞培养提供完全的自动化。¹系统开发人员的下一步是确定有助于增强生物处理策略的许多因素，并将这些因素实施到他们的工作流程中。²对于CGT，还必须考虑自体和异基因疗法之间的差异。自体疗法可以从分散方法或混合方法中受益，而异体疗法更适合集中式制造，这更容易扩大规模，并将使自动化解决方案的初始投资更具成本效益。^3.

AM: COVID-19大流行如何鼓励行业进行适应，包括使用自动化?

NP:2019冠状病毒病(COVID-19)大流行无疑放大了CGT制造业领域原有的挑战。疫情期间，CGT制造商面临着原材料短缺、制造能力紧张、供应链物流负担过重以及研究和临床开发中断等问题。鉴于这些问题，CGT开发人员感到了优化流程和简化活动的压力，以确保这些关键疗法的临床和商业成功。一段时间以来，CGT开发中自动化和减少人类接触点的需求一直处于行业集体思想的最前沿，CGT部门已经见证了其他生物制药部门从自动化工作流程和现代化进入数字时代中所享受的好处。现在CGT的发展也必须走同样的道路。展望后疫情时代，数字连接技术和自动化等优化技术不仅可以减少工作流程中必要的人为干预，还可以缓解监管挑战，提高可扩展性。

AM:到目前为止，是什么阻碍了在细胞和基因治疗工作流程中更多地采用自动化?

NP:由于制造过程复杂，成本细胞疗法非常昂贵。虽然自动化最终可以降低成本，但与建立自动化和机器人技术相关的成本可能非常昂贵。

目前，几个不同的制造平台被用于制造细胞疗法，每个都有自己的一组不同的参数。由于缺乏标准化，对每一个都实现自动化将是昂贵的。

许多生产流程都是在学术医疗中心开发的，这些中心没有专业知识或资金来实现自动化。这些学术中心可以通过与已经采用自动化的制药公司或擅长在制造工作流程中建立自动化步骤的组织建立伙伴关系而受益。

引用:

1. Spielvogel CP, Stoiber S, Papp L，等．放射基因组标记使头颈部癌症的风险分层和突变途径状态的推断。核医学分子成像．2022.doi:10.1007 / s00259 - 022 - 05973 - 9
2. Ball O, Robinson S, Bure K, Brindley DA, Mccall D.细胞治疗制造中的生物加工自动化:特殊兴趣小组自动化研讨会的结果。Cytotherapy．2018; 20(4): 592 - 599。doi:10.1016 / j.jcyt.2018.01.005
3. 自动化是细胞和基因治疗制造的关键|路透社事件|制药。访问时间为2022年10月26日。https://www.reutersevents.com/pharma/clinical/automation-key-cell-and-gene-therapy-manufacturing

Nirupama Pike博士接受了科技网络科学作家安娜·麦克唐纳的采访。188金宝搏备用