如何打造更高效的CAR-T细胞产业?

医药 来源:医麦客 作者:陈婉仪

嵌合抗原受体(CAR)T细胞疗法已经在美国、欧洲(包括瑞士)、加拿大、澳大利亚和日本获得了监管部门的批准。尽管这些CAR-T细胞疗法令人兴奋,但也带来了实际困难。例如,它们是昂贵的。此外,如果CAR-T细胞疗法能够得到更广泛的应用,需求可能远远超过供应。

如果要解决这些困难,CAR-T细胞必须以更高效的方式进行生产。在欧洲,诺华正通过收购Cell for Cure(法国Les Ulis的CDMO)以及与德国莱比锡的弗劳恩霍夫研究所(Fraunhofer Institute)的合作,扩大其CAR-T细胞制造业务。吉利德公司正在荷兰阿姆斯特丹机场附近建造一座新工厂,以缩短周转时间。

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真正的个性化

伦敦大学学院再生、细胞和基因治疗生物处理高级讲师Qasim Rafiq博士宣称,今天批准的CAR-T细胞疗法代表了“一个真正的新制造范式”,无论在医学领域内还是外,都将被视为创新。“许多制造业都存在定制行为,但你没有一个真正个性化的iPhone,它的设计适合你的手和身体。”

目前批准的CAR-T细胞疗法使用患者自己的T细胞。因此,从某种意义上说,这些疗法本质上是个性化的。它们还在处理过程中获得另一种个性化。通过静脉注射被收集起来,然后被运送到一个制造工厂,在那里,它们被用一种解除武装的病毒进行工程设计,在它们的表面表达合成CAR——CAR可能被设计用来附着在特定的抗原上,理想情况下,这些抗原会优先在患者的肿瘤细胞上表达。在已批准的CAR-T细胞疗法中,CAR靶向B细胞上的CD19抗原。

一旦T细胞被设计出来,它们在实验室中被培养以产生数亿个患者特异性CAR-T细胞,然后回输至患者体内。在这里,他们靶向并杀死表面表达CD19的癌细胞。

Rafiq指出:“为每位患者制造单个批次是真正的个性化。“从制造的角度来看,它确实是独一无二的,制造科学正在试图理解如何做到这一点。他解释说,生物制药公司更习惯于大规模生产具有供应链和规模经济的药物。

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制造业的挑战

CAR-T疗法令人深刻的抗肿瘤反应仅限于一部分患者,其中一个原因是成本太高。

在美国,Yescarta的治疗费用约为37.3万美元,而Kymriah的治疗费用为47.5万美元。而近日,在日本,据相关人士透露,日本厚生劳动省开始协调将Kymriah的价格定在3300万日元(约合人民币207万元,30.5万美元)。

Ziopharm Oncology首席执行官Cooper博士指出,问题的一部分在于使用病毒对T细胞进行基因改造的成本,因为病毒的重新编程需要在培养箱或生物反应器中进行数周。

目前,CAR-T细胞的商业化生产也是一个耗时的过程。例如,Yescarta从T细胞收集到产品交付的平均时间估计为17天。Ziopharm Oncology公司负责企业沟通和投资者关系的副总裁David Connolly说:“这些基于病毒载体的方法在维持产品完整性和规模,以造福白血病和淋巴瘤患者的生活方面遇到了问题。”

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非病毒方法

Ziopharm Oncology开创了制造CAR-T细胞疗法的非病毒方法。具体来说,该公司正在推进基于转座子/转座酶的睡美人(Sleeping Beauty)系统,使用电穿孔技术将DNA质粒转移基因到T细胞。Cooper说,DNA质粒比病毒制造CAR-T细胞所用的慢病毒构建体更便宜,而且睡美人可以“当场”改造T细胞,而不需要等待病毒改造的T细胞在生产设施中生长。


对于CAR-T细胞的生产,病毒介导的基因转移的更快且可能更便宜的替代方案是睡美人(Sleeping Beauty)系统,其依赖于电穿孔来递送转座子/转座酶构建体。在这张图片中,来自Ziopharm Oncology的睡美人系统使T细胞能够共同表达CD19特异性CAR和膜结合白细胞介素-15(图片来源:genengnews)

为了缩短从基因改造到输液的时间,缩短到2天或更短,该公司在CAR-T细胞生产过程中,将一种名为白细胞介素15(IL-15)的细胞因子绑在T细胞膜上,这被称为膜结合IL-15(mbIL-15)。Cooper解释说,IL-15是一种更好的“go”信号,它能鼓励T细胞继续增殖,同时避免耗尽。通过提供重组供应的mbIL-15,CAR-T细胞可以避免依赖该细胞因子的天然产生来继续发挥功能。

Connolly断言:“在CAR-T细胞领域,睡美人可以加速CD19的靶向性。我们的目标是将基因转移到T细胞中,并在两天内将它们回输至病人体内。”

通过将IL-15包含在表达CD19特异性CAR的T细胞表面,该公司相信它可以促使直接从血流中取出的T细胞非常快速地重新编程,然后在两天或更短的时间内返回体内繁殖,以靶向癌症。这种方法可以减少为成功的CAR-T细胞治疗所需的剂量,这可以避免使接受商业T细胞产品的一些患者的管理复杂化的毒性问题。此外,这种方法可以避免淋巴细胞清除的需要,即患者现有的T细胞被“地毯式轰炸”,以避免它们与CAR-T细胞竞争自然循环的IL-15。

Ziopharm Oncology已经进行了两项临床试验,以建立睡美人技术的概念验证。该公司计划于2019年下半年在德克萨斯大学MD安德森癌症中心开始第一阶段试验,向患者输注在两天或更短时间内通过基因转移生产的CD19特异性CAR-T细胞。

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靶向多个抗原

上述Ziopharm Oncology公司的方法是利用基因工程来解决制造问题。另一家公司Marker Therapeutics也正在开发一种新的疗法,旨在减少制造大量CAR-T细胞的挑战。该公司的多肿瘤相关抗原方法(Multi-Tumor Associated Antigen Approach, MultiTAA)无需创建合成的CAR分子。

据Marker Therapeutics首席产品开发官兼贝勒医学院助理教授Juan F. Vera博士的说法,MultiTAA涉及将T细胞暴露于合成肽并引发免疫反应,这些肽代表癌细胞表达的数百个抗原表位。该暴露过程允许T细胞一旦被重新引入患者体内就可以靶向多种类型的肿瘤细胞。


在当今领先的基于细胞的疗法中,通过基因工程制备T细胞以识别单个肿瘤相关抗原的单个部分(或表位)。Marker Therapeutics开发了另一种称为MultiTAA的方法。这种方法在体外将T细胞暴露于肿瘤相关抗原和细胞因子的混合物中,绕过了遗传修饰的需要(图片来源:genengnews)

MultiTAA依赖于T细胞的天然能力来靶向癌症,而不是合成CAR分子。因此,MultiTAA降低了T细胞衰竭的风险——T细胞功能的丧失及其随时间的物理损耗。Vera说:“人们已经开始意识到,改造T细胞可以加速T细胞衰老或使其衰竭。其中一些是体外操作的结果,而我们的方法是一种更自然的放大肿瘤特异性T细胞的方法。”

Vera指出,通过减少T细胞衰竭,Marker Therapeutics可以向患者输注更少的T细胞。他还认为,该过程可以恢复对癌症的自然免疫力,而且产生的副作用比CAR更少。“我们使用非常小的细胞剂量,并且患者没有进行淋巴细胞清除。一旦给予细胞,我们没有观察到毒性 - 患者可以在监测几个小时后回家。”

该公司的技术已经在7种不同的临床方案中进行了测试,包括血液恶性肿瘤和骨髓癌的方案,迄今已用于治疗78名患者。

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CAR-T细胞作为大规模生产的商品

Marker Therapeutics也在测试来源于与移植患者骨髓成分相匹配的供体细胞的MultiTAA疗法。Vera指出:“我们从骨髓移植供体中制造细胞。移植后,我们将产品用于患者。”

他认为,从供体移植物制造MultiTAA T细胞的技术可以在未来扩展到供体细胞的现成同种异体T细胞疗法,而无需基因编辑。来自供体的同种异体细胞的开发也是当今CAR-T细胞疗法中正在探索的一种方法,但是 - 正如Vera警告的那样 - 由于需要复杂且未经证实的基因编辑方法来避免细胞排斥,因此它存在许多挑战。

同种异体CAR-T细胞疗法对生物制药公司很有吸引力,因为它们“在现有的制造和商业模式方面更具商业意义”。与目前个性化的CAR-T细胞疗法不同,其中个性化部分是使用患者自身细胞的问题,同种异体CAR -T细胞疗法符合标准生物制药模型,该模型基于使用通用或主细胞来生成 - 大规模治疗,用于多个患者的治疗。

然而,这些技术还未成熟。“在接下来的5-10年里,明显的迹象是病毒疗法,”Rafiq坚持说。

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采用自动化

随着CAR-T细胞疗法现在进入市场,一个主要的趋势是通过自动化提高生产效率。Rafiq说:“我们试图解决个性化治疗的一大挑战是,如何同时制造多个病人样本。”


Miltenyi Biotec生产的符合GMP标准的仪器CliniMACS Prodigy,可以使用自动化工作流程生产基因工程的T细胞。该仪器是一个封闭系统,通过消除多个设备之间不必要的操作员转移来降低污染风险(图片来源:genengnews)

他认为,自动化不仅是用机器人取代人,而且是自动化数据采集,并利用这些信息将样本移动到下一个流程步骤。

例如,AUTOSTEM是一个为人类间充质干细胞创建一条全自动生产线的项目,其目标是降低成本,减少人为错误和污染风险,并改进过程控制(process control)。这些经验教训可以应用到CAR-T细胞的生产上。

我们需要向亚马逊(Amazon)等供应链大师学习。在亚马逊,顾客购物会引发连锁反应,在很多情况下,这种反应是完全自动化的。

自动化的过程监视和控制可以减少产品质量中患者与患者之间的差异。

来源:医麦客   作者:陈婉仪

(原标题:打造更高效的CAR-T细胞产业)
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