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社论：解决细胞系开发中的三大挑战
无论正在开发的细胞系是用于生产生物治疗产品（即重组蛋白或单克隆抗体）还是用于研究和开发生物治疗产品的手段（即用作疾病模型或药物筛选），生成稳定的细胞系都是不可或缺的一步。 作为IND申报和工作流程的下一阶段工艺的一部分，监管机构要求对细胞系开发（CLD）期间使用的方法做大量的记录。通常，使用人工记录保存（如使用电子表格）的实验室很难自信地证明单克隆性。监管机构需要提供GMP设置中所需的所有数据集（包括图像）以及审计跟踪，这只会给已经繁琐、费时费力的过程增加另一个难度。 通过解决工艺开发和生物制造中常见的关键瓶颈，采用正确的技术可以加快和简化CLD工艺。 今天，我们与Advanced Instruments专家组进行交流，了解实验室如何在CLD工作流程的特定点整合不同的仪器，缩短工艺时间，帮助用户更快更自信地做出决策。 挑战1：单克隆性的确证 “除了推动产品发展所需的标准操作程序和实际操作外，实验室在细胞系开发中面临的最大挑战是监管机构要求提供单克隆生成的充分证据，但是具体要求的指导却很少，” Advanced Instruments的应用科学副总监Mark Rothenberg指出。“他们能毫无疑问地在整个过程中检测和确认细胞系单克隆性，并向监管机构提供期望的充分的证据吗？” 为了尽量减少最终产品的差异，美国食品和药物管理局（FDA）等监管机构要求证明单克隆性。Advanced Instruments的区域业务拓展应用科学家Emma Morris定期与客户交流，提供培训和最仪器操作演示，她说：“所有细胞系产品都需要有单克隆性证据。具体而言，FDA指南建议要么进行两轮限制稀释以确定单克隆性，要么进行一轮基于图像的确证。” 在Advanced Instruments开发的一系列技术中，有两个特别有助于实现并轻松记录和确证细胞系单克隆性的系统——Solentim VIPS™ 以及 Solentim Cell Metric®。 Solentim VIPS ™ 提供独特的“双锁”单克隆性确证，向监管提交所需的两份单克隆性证据。第一个确证是提供单细胞接种的图像证据。第二个确证是一到四小时后进行高清晰度全孔成像，以确认单个细胞的存在。随后，通过每日全孔成像监测克隆生长，以创建可追溯到单个细胞的可视化的时间线，确认单克隆性。 Morris认为，“有限稀释是需要低细胞/孔浓度接种细胞，这消除了此方法引入的任何人为错误。通过基于图像的确证，可以在多个时间点收集可信和客观的证据。”此外，由于该系统既是细胞铺板仪，也是成像仪，它可以在同一仪器中既可以高效单细胞打印又可以高对比度全孔成像。 通过优化手动有限稀释方法确认单克隆性的CLD组也可受益于使用可提供单克隆确证的成像仪。Morris表示：“在这种情况下，如果实验室倾向于继续使用有限稀释法，使用 Solentim Cell Metric® 成像仪可以提供单克隆性的一个证据，这意味着不需要进行第二轮手动有限稀释。” “这可以为实验室节省宝贵的时间。” 每个系统都具有一个独特的优势来加速细胞系的开发。为了进一步阐述系统之间的关键差异，以及实验室如何选择更适合其工作流程的系统，我们询问了Advanced Instruments细胞系开发生物学经理Camilla Domeneghetti。“VIPS™ 是单细胞铺板仪，它将单个细胞自动分配到96孔或384孔板中，完全消除了手动限制稀释方法。VIPS™提供的图像可以直接用于监管提交，”她说。“另一方面，Cell Metric® 是一种全孔成像仪，可以监测特定时间点的单克隆生长。它再次消除了手动过程。它可以加快科学家的工作流程，并可作为单克隆性报告的一部分进行提交。”因此，不管您处在克隆表征的哪个阶段或正在使用的流程如何，Solentim系统都能提供解决方案，以加快您的工作流程，并让您对结果有信心。 挑战2：数据管理和记录保存 在细胞系开发中观察到的另一个常见挑战是大量数据的管理和记录。“我们听到科学家抱怨他们需要管理和审查的电子表格数量太多，”Rothenberg说。“当数据管理工作繁重乏味时，它可能会在决策过程中引入偏见，可能会影响单克隆开发和获得批准的进度。” 解决数据过剩的一种方法是采用数字化方法来捕获、存储和管理CLD不同阶段生成的数据集。这些数据不仅是为了监管目的而精心记录的，还可以揭示趋势和模式，从而帮助实验室做出科学的决策。 Advanced Instruments 的STUDIUS™ CLD数据管理平台将来自VIPS单细胞铺板仪、Cell Metric单克隆成像仪和ICON滴度和细胞活率检测仪的单克隆性、融合度、滴度和活率数据结合在一起。这在不使用电子表格的情况下，以最少的人力投入，快速对有理想表现的单克隆进行分析和决策。将错误的可能性降至最低，并在从单细胞铺板到最终单克隆选择的整个过程中跟踪单克隆。 STUDIUS™ Solentim仪器的CLD数据管理系统跟踪每个细胞的生长过程，并帮助科学家快速过滤大量数据，以关注价值高的细胞 “新 ICON™ 技术着眼于样本中的关键细胞质量属性，检测产率或滴度以及活细胞密度。它可以用于单克隆扩增阶段，也可以用于分批补料阶段，以优化和排序最终用到生物反应阶段的理想克隆，”Domeneghetti解释说。“ICON整合的STUDIUS™数据管理软件记录数据，根据用户定义的参数进行排序，并跟踪单克隆从铺板到选择的整个过程。” 挑战3:自始至终确保产品的高质量 最后，当我们的目标是成功提交IND时，监控每一步的操作工艺对于确保最终产品的高质量是至关重要的。在细胞系开发中，无论是监测细胞培养基以获得理想的产品产量，还是监测细胞本身以促进其生长，看似很小的变量变化都可能对最终产品产生重大影响。 OsmoTECH® HT渗透压仪是专为实验室高通量需求而设计的 通常用来确认细胞培养基质量的指标是其渗透压值。“渗透压仪长期以来一直被用于临床领域，现在它在生物制药领域具有实用性和重要性，” Rothenberg指出。“在与英国Catapult集团的合作研究中，我们研究了渗透压对AAV生产的影响。结果表明，提高转染后的渗透压可提高AAV病毒的产量和质量。关于这个研究的文献也越来越多。通常，改变渗透压会影响细胞健康和产品质量。” Rothenberg又指出:“为此，利用我们多年来积累的冰点下降技术的经验，我们扩大了渗透压仪产品线，以支持生物制药领域的成分复杂的水溶液样品的测量。这一系列独特的渗透压仪产品专为GMP使用场景而设计，当需要进行渗透压检测时，可选择合适型号的渗透压仪，简单快速地实现合规的检测。例如，单通道微量渗透压仪OsmoTECH® XT能在多个工作流程中测量多种类型的样品，包括细胞和基因治疗工作流程中的样品。多通道微量渗透压仪OsmoTECH® PRO，单次可测量多达20个样品，以支持较大样本量的检测需求。最后，我们为高通量实验室设计的全新的微量渗透压仪OsmoTECH® HT可以测量96孔板中样品的渗透压。” InstiSHAKE™ 当细胞从静态培养转变为振荡培养时，添加剂可以支持细胞生长 在细胞系开发工作流程中需要维持细胞生长和细胞健康相关的质量属性，即使在其进入规模化和生产阶段之后也是需要维持的。Morris提到：“为了帮助科学家开发高价值细胞系并优化生长条件，我们为CHO和HEK细胞系提供了三种不同的促细胞生长添加剂。” “InstiGRO™ 旨在促进单细胞生长， InstiSHAKE™支持您的细胞从静态培养过渡到振荡培养，最后， InstiTHAW™在整个冷冻保存过程中为细胞提供保护。” 为了加快整个细胞系开发工作流程，同时保持数据完整性和质量，实验室需要确认存在的问题，并给出具体的解决方案，以尽量减少时间消耗。在技术方面，生产商也在专注于提高性能，以加快限速步骤，并在每个阶段提供更高的准确性。至于细胞系开发中使用的仪器的下一步发展方向，Rothenberg表示，“我们预计将围绕改进功能和实时数据跟踪以及使用人工智能和机器学习方面开发新技术以帮助我们在该过程的早期做出决策。”
长按或扫描上方二维码关注我们 Advanced Instruments成立于1955年，总部位于美国马萨诸塞州诺伍德，60 多年来一直致力于帮助生物制药，临床及食品饮料行业客户提升测试结果的质量，实现可信赖的实验结果，并不断提高企业的生产效率。 安达望（上海）科技有限公司是Advanced Instruments在中国依法成立的全资子公司。
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