减少生物学,细胞和基因治疗制造中病毒污染风险的重要考虑因素

一项通过生物技术公司联盟和麻省理工学院生物医学创新中心进行的研究对过去的污染事件和降低风险的最佳做法提供了有价值的评估。

生物学制造业的安全历史悠久。然而,使用细胞培养物产生重组蛋白确实通过细菌或病毒污染物携带一些污染的风险。虽然这些事件罕见,但在他们确实发生时,它们以非常陡峭的价格。污染的成本很容易达到数千万美元,可能导致患者产生负面影响的药物短缺。对于生物制药公司,它也可能意味着竞争优势的丧失;估值减少和与设施关闭的广泛修复。因此,降低污染风险是一种高优先级,需要定期研究以改善预防和检测方法。

部分原因是事故数量少,缺乏共享污染事件信息的协调努力,很难评估以前的污染事件并从中吸取教训。

最近一篇题为《生物制造中的病毒污染和新出现治疗的影响“,(自然生物技术4月2020年)。本文通过生物技术公司和马萨诸塞州的生物医学创新中心联盟成为可能。他们的目标是收集关于污染事件行业的数据,并报告最常见的病毒污染物,污染源,影响,纠正措施和这些事件的影响。结果是一种引人注目的涉及先前污染,不同细胞系污染源的驱动器,以及对细胞和基因治疗制造的影响。

我很幸运能够采访学习作者,Paul Barone,Phd,Massachusetts理工学院的生物医学创新中心,关于研究的关键外来,以及如何将这些产品适用于今天的制造业。

研究范围

生物制造中外来剂污染联盟(CAACB)是一个生物制药行业联盟,包括20多家生物技术公司,总部设在麻省理工学院生物医学创新中心,从CAACB成员公司收集了细胞培养操作中病毒污染的全面数据。这些数据与已发表的病毒污染事件报告中的信息进行了合并。

该项目的范围仅限于哺乳动物细胞培养制造中的病毒污染。该项目不包括细菌或酵母发酵,血浆分级或基于鸡蛋的疫苗生产,并从飞行员到商业秤的制造,包括当前良好的制造实践(CGMP)和非CGMP操作。

发现

目前的病毒污染风险减少方法

出于本研究的目的,作者选择专注于病毒污染,因为它更难以检测和携带透过人类病原体的风险。该研究作者描述了降低病毒污染风险的最佳实践 - “选择适当的起始和原材料,其含有不征定病毒的风险低,细胞库和工艺中的测试,以确保它们没有可检测的病毒,以及在纯化产品期间纳入措施以除去和灭活潜在的未检测到的潜在的未被发现的病毒污染物。“

在我们的讨论中,Barone博士指出,这种方法在重组蛋白生产中效果很好,在过去的36年中,只有26种病毒污染,其中有18种是直接报告的研究结果。然而,参与研究的公司中有近50%遭遇过污染事件,据估计,这些公司占全球哺乳动物细胞生产能力的75%。虽然病毒污染很少见,但每家公司都有风险。这就是病毒污染应如何预防和检测的方法。

不同的风险对细胞系

在病毒污染事件中,67%发生在CHO细胞系中,33%发生在人类或灵长类细胞系中。正如作者所指出的,这并不奇怪,因为CHO细胞是生物制剂制造中最常用的细胞系。

静音博士解释说,在CHO细胞系污染中检测到四种不同的病毒,没有人类,只有一个对人类(缓存谷病毒)构成致病风险的人。十二个Cho细胞污染来自原料或媒体组件。这与人或灵长类动物细胞系中的病毒污染非常不同。在这些线中,有五种不同的病毒代表,没有与CHO细胞系中发现的病毒重叠。发现病毒污染来自算子或细胞系本身。已知五种病毒中的四种病毒在人类中是致病性的,而仅与其中一个病毒的病毒相比。因此,由于人类的致病风险,人类和灵长类系中的病毒污染对患者来说,对患者的安全风险更大。

Marone博士重申,这两种类型的细胞系,CHO或人类/灵长类,需要预防和检测病毒污染的不同方法。例如,在CHO细胞中,主要引入风险是原材料和媒体组件,因此应实施这些组件的增强风险降低。

在细胞和基因疗法中,这可能不那么容易,因为污染主要通过操作员和细胞系本身引入。这些线路的风险降低要求在可能的情况下测试并良好地表征细胞系。始终应使用无菌程序,并尽可能使用封闭的系统操作。

动物衍生的原材料呈现出更大的风险

该研究发现,动物衍生的原料,尤其是血清,患有病毒污染的风险较高,在可能的情况下被替换。污染了CHO细胞系的四种病毒中的三种病毒被怀疑或肯定地鉴定出来自血清。然而,Barone博士解释说,血清的去除不会消除污染的风险。例如,在具有小鼠(MVM)的微小病毒的污染事件中,也称为鼠标微小病毒(MMV),该方法包含没有动物衍生的原料。

虽然存在对动物游离原料的范例转变,但该移动在细胞和基因治疗应用中缓慢。Barone博士解释说,这是可以理解的,因为对于这些细胞系,最大的障碍是理解适当替代血清所需的关键营养和氨基酸。

如果无法从培养物中消除动物衍生材料,则Barone博士建议将材料用于去除或灭活病毒。γ辐射,纳米滤波,闪蒸(HTST)和UV-C辐射等方法可以显着降低病毒风险。在研究中,在媒体中实施HTST热处理的四个制造商都没有经历过污染事件。

原料测试

虽然原材料是18个污染物中的11个疑似来源,但预先测试原材料并不总是检测病毒的存在,因为仅在三个事件中识别病毒。为了澄清,Marone博士确实说明了该研究没有向公司向公司询问阳性原材料试验有多少次污染事件。换句话说,只有在原材料测试成功时,才会在实例上收集数据,仅在失败时。

巴隆博士接着说,仅检测原材料还不足以防止污染,而是应该作为更广泛战略的一部分。他说,原材料的风险应根据它们控制病毒的可能性进行评估。

血清污染历史悠久,应认定为高危物质。对于血清,使用伽玛照射或其他治疗可以降低风险。对于其他材料,过滤可能是最好的选择。关键是,每种原材料都应进行评估,并采取一种降低风险的战略。

虽然检测并非万无一无,但巴隆博士认为检测是一个更大的缓解计划的重要组成部分。研究数据表明,病毒或它们在原料中的潜在存在,特别是在病毒可能分布不均的地方,可以通过集中或提高病毒滴度来提高到可检测的水平。

Marone博士还讨论了在过程测试中的重要性,特别是如果可以使用快速测试方法。该研究发现,在生物反应器收获前两天实施的快速试验显示在几种情况下识别病毒污染,这阻止了在该过程中向前移动的污染。这停止了​​发生的更大,更昂贵的污染。他继续说,通过Cho文化,有有限数量的病毒可能是污染的风险 - MVM代表最大的风险。由于可能的病毒污染物数量少,公司可以选择一些高风险的快速PCR测试。时间通常是过程测试中的最大挑战,因此使用目标的快速PCR测试方法可用于非常快速地识别病毒污染。

细胞和基因治疗制造的意义

静音博士解释说,细胞和基因治疗对病毒污染具有独特的挑战。

基因治疗

对于基因疗法,使用人细胞系,主要是HEK。生产过程还涉及添加辅助病毒,该病毒必须作为纯化过程的一部分除去。病毒间隙用于AAV和Lentivirus方法的某种程度,旨在赋予病毒安全程度。此外,所使用的细胞系具有很好的表征,并且应该没有病毒污染。

同种异体细胞疗法

在同种异体细胞疗法中,所用的细胞系表征良好,并且细胞系被认为是低风险。这些过程中有更多的开放行动,这些过程增加了风险,这些文化通常包括更高的风险,动物衍生的原料。所有目前使用的病毒清除方法都与细胞疗法脱落。事实上,巴涅斯博士表示,研究作者甚至不能设想能够消除感染细胞和病毒的病毒间隙的技术,而不会杀死细胞。因此,对预防病毒污染的关注是最好的方法。这意味着良好的无菌技术,转移到自动化过程并尽可能地移除操作员处理。此外,在培养之前处理以除去或灭活任何病毒的原料是重要的。消除血清也是一个很好的预防技术,尽管所有过程可能都是不可能的。

自体的细胞疗法

Barone博士解释说,自体细胞疗法是最具挑战性的,因为这些细胞来自不同的患者,他们有不同的疾病状态和不同的疾病进展水平。这意味着这些细胞远不如特征清晰的同种异体细胞系健康。这也意味着细胞之间存在着多样性,这影响了细胞的营养需求,使得消除动物源性原料变得特别困难。此外,由于自体疗法的周转时间需要非常快,在开始制造细胞疗法之前,通常不能对细胞进行测试以确保它们不受病毒感染。与制造异体细胞治疗一样,最好的缓解策略是预防。

概括

这项研究为生物制造中的病毒污染事件提供了一个受欢迎的和以前缺乏的全面回顾。虽然业界已经确定了用于重组蛋白生物制品的强有力的病毒清除方法,但细胞疗法没有这种选择。这尤其与SARS-CoV-2等新兴病毒有关,这些病毒感染生物制造细胞系的能力的信息一开始就不为人所知。最后,巴隆博士强调的结论是,减少病毒污染的风险需要一个全面的计划。没有放之四海而皆准的方法。有效地降低风险需要在过程的每个阶段评估风险,以及可用的降低风险的策略。

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