cho细胞培养工艺（基于3D微载体的干细胞规模化培养工艺）

撰文：孙彦洵（华龛生物）

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截止至2021年11月，国内已有22项干细胞药物临床试验申请（IND）通过CDE的默示许可进入临床试验。干细胞产业化所面临着巨大的挑战，其中关键的瓶颈问题是干细胞的高质量和规模化生产。

无论是以多层“细胞工厂”为代表的平皿制造工艺，还是生物反应器制造工艺，均有各自的局限性。规模化细胞制造工艺，不能只是简单考虑细胞扩增数量，更应该关注扩增后干细胞质量能否保持均一性。目前的干细胞药物基于2D培养方式的CMC（chemistry，manufacturing,，controls），那么如何应对规模化制备所带来的生产工艺及质量控制的改变？

本文将对采用3D TableTrix^®微载片，结合3D FloTrix^® 系列自动化生物反应器，干细胞大规模扩增CMC所需要考虑因素进行探讨。

1 细胞治疗产品CMC的优化与变更

细胞治疗产品的CMC以药学研究为主，主要包括生产工艺研究、质控研究、稳定性研究等资料。

细胞药物开发的不同阶段，CMC工作职能不同。在IND申报之前，即早期研发阶段（development），细胞生产工艺，质检分析方法和标准的建立，以及细胞产品的稳定性验证，CMC如何优化是主要工作内容。而在临床试验阶段，CMC的工作内容则是工艺进行放大制造（manufacturing），用于临床试验的干细胞制剂需求量大，需要重新制备大量新批次的干细胞制剂。

目前，处于临床试验阶段的干细胞治疗产品，大多采用传统培养瓶进行2D培养的生产工艺，少量则采用多层细胞工厂，细胞产量基本可以满足早期临床试验需求。但是，如果进入NDA阶段，即便是采取多层细胞工厂的生产工艺，从CMC角度也只是进行优化，细胞产能仍不能满足临床和商业化的需求。细胞需要不断制备再生产，需要反复对细胞质量进行批次间等效性验证，由于干细胞产品的批间差异可能较大，这会增加细胞的生产成本和质量的不稳定性风险。

2 细胞大规模扩增CMC考虑因素

如果采用细胞大规模制备生产工艺，则需考虑与传统制备工艺的CMC区别在哪、在哪个阶段变更和可能出现的变更风险，如下图所示。

干细胞产品的生产工艺包括上游培养工艺和下游制剂工艺，主要涵盖干细胞的复苏、扩增、传代、收获、分装、冻存和建库等一系列工艺步骤。采用3D TableTrix® 微载片及 3D FloTrix® 系列生物反应器进行干细胞大规模扩增所包括的CMC考虑因素，我们已做了，具体阐述在《干细胞3D微载体规模化生产工艺及质量控制（上）》一文中，包括传统2D培养工艺与3D细胞培养工艺的衔接、干细胞在生物反应器中进行连续动态扩增培养时所涉及的干细胞3D扩增培养工艺参数、干细胞经微载体大规模扩增后细胞收获和冻存等CMC关键要素。

在满足连续、密闭式的生产工艺基础上，3D FloTrix® 系列生物反应器可对干细胞产品的生产全过程通过各种工艺控制参数的设定和数据监控，结合特定的细胞类型及工艺要求，形成定制化的CMC整体解决方案。干细胞的规模化扩增，可提高单批次细胞产量，降低生产成本，减少因细胞反复制备所带来的批次间质量不稳定性风险。

作为细胞产品CMC的重要组成部分，必须评价基于微载体的细胞规模化制备工艺对干细胞产品的安全性、特性、纯度和生物学活性等方面的影响，进行工艺变更前后的质量可比性研究。对于干细胞产品，可比性研究的内容应该覆盖到变更前后的原材料比对、工艺过程比对以及中间品/终产品的质量属性变化等。

华龛生物的3D微载体原材料选用药用辅料级别，3D TableTrix®微载片获得了国家药品审评中心（CDE）药用辅料资质备案，同时也完成了美国FDA/DMF药用辅料资质备案。

3D TableTrix®微载片可降解，为了保证包含降解产物（微载体残留物、裂解液残留物）的最终产品符合细胞制品的安全性标准，需要建立检测微载体原料中特异氨基酸及裂解液中酶活性的残留物检测方法及标准。因此，3D TableTrix®微载片从原材料选择、残留检验方法和标准的建立，均能满足监管层对于细胞大规模扩增CMC中生产用原材料安全性的要求。

华龛生物3D FloTrix®的大规模干细胞制备工艺生产的质量评价标准，以传统2D细胞培养工艺的干细胞质量检测项目为基本要求，增加了微载体残留及裂解液残留检测、基因突变等作为细胞安全性评价指标，满足企业自身质量标准和中检院的质量复核标准。

我们已在《干细胞3D微载体规模化生产工艺及质量控制》（下）一文中对此做了详细阐述，在此不再赘述。

3 文末小结

随着生产各环节相关技术的更新，细胞治疗产品CMC也处在不断优化过程中。和其他药品一样，干细胞产品的制备工艺也会在生命周期中发生变更，这些变更的目的是对产品的工艺进行优化或提高质量。

采用基于可降解微载体的细胞规模化制备工艺进行工艺变更，按照国家药监局《已上市生物制品药学变更研究技术指导原则》（试行），属于重大变更，需要在原有干细胞二维制备工艺的基础上，进行工艺变更前后的质量和稳定性可比性研究，此外还需用新工艺制备细胞进行动物体内安全性评价，证明该变更不对干细胞产品的安全性、有效性和质量可控性产生不良影响。

细胞治疗产品由于其CMC的复杂性，建议在IND阶段最大限度的确定工艺，同时也要关注细胞治疗产品商业化生产后，基于确定工艺的细胞同时生产能否应对最大产能的挑战。

参考：

1. 《人源性干细胞产品药学研究与评价技术指导原则》（征求意见稿）:. http://www.cde.org.cn

2. 《干细胞3D微载体规模化生产工艺及质量控制》（上、下）：华龛生物公众号/干细胞者说公众号

谁持彩练当空舞 ：干细胞基础与临床研究进展

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