制造细胞供临床使用

1。介绍

注册临床试验的数量的增长表明需要细胞对于许多类型的细胞疗法。图1维护的优秀的博客,转载Alexi Bersenev,表明全球大多数临床试验中使用的细胞类型间充质基质细胞(MSC)。MSC类型要求在体外扩张达到临床剂量,因此有一个渴望优化和规范流程和程序MSC制造专门为临床使用。

当考虑MSC,有“问题”与制造业相关特殊考虑。其中的一些问题与MSC源的识别用于治疗细胞因为MSC可以分离不同的组织。例如,他们可以分离出脂肪,骨髓或胎儿组织,如胎盘和脐带。用于自体msc,从脂肪已经收到关注。msc可以分离出不同年龄或性别的捐助者。最后,捐赠者的健康状况可能影响MSC功能。这些因素可能会影响MSC隔离,扩张能力,功能,和/或移植后生存。因此,从一个组织可能优于msc从另一个特定临床应用msc。然而,如果一个人不能扩大msc治疗剂量,争议点。

注意力主要集中在制造业和扩大msc供临床使用。与MSC描述缺乏标准化,最近审查(1,2]。一些研究人员认为,“标准化”MSC是派生的,扩展,提供给研究社区作为一种解决MSC描述发现实验室之间的差异2,3]。其他研究人员认为,标准化的表征方法和工具是必要的1]。当一个人认为MSC制造使导致上述差异,例如,从不同的段落(MSC孤立4,5)或从捐赠者的不同组织、年龄、或健康状况反映了固有的生物多样性,msc可能违背标准化(2,6- - - - - -8]。作为第一步,它可能是最容易建立标准化的描述工具和协议或者使用认证过程使之间的msc描述实验室更均匀。

在这个问题上,八文章地址制造细胞细胞疗法的不同方面。这些文章可以分为两组。第一组处理扩大和制造业的msc,由五个文件(j . r .史密斯的et al ., f•佩特里et al ., d . Salzig et al ., r . j . Emnett et al .,和诉Jossen et al。)。第二组处理的应用和优化细胞疗法,由三篇论文(的n . e . Rekittke et al ., s .周et al。和j·e·诉Meraz et al。)。

2。制造业msc供临床使用

j . r .史密斯等人集中努力规范和优化隔离msc的脐带。他们开发了一个过程提取细胞使用Miltenyi C-tubes加上酶消化用最小的解剖,导致10倍比他们先前msc描述方法,同时降低污染风险。他们扩大了msc在xenogeneic-material-free条件下使用10%汇集人类血小板溶解产物补充生长介质。MSC用他们的新方法满足设定的最小的定义MSC ISCT MSC工作组。他们也有一个意想不到的发现:更高的收益率的msc声带来源于自然分娩相比,剖腹产出生。他们不负责识别机制。综上所述,他们的研究结果提供了一个更简化提取方法和优化扩张协议适用于翻译临床生产。临床翻译的主要限制是使用酶消化。

f·佩特里等人的贡献涉及msc的增长与扩大三维(3 d)临床生产搅拌釜反应器。他们开始扩大通过识别微载体,适合小规模的脐带msc转轮烧瓶。有趣的是,脐带msc首选塑料微载体,而不是治疗玻璃微载体,端粒酶不灭的骨髓msc喜欢(10- - - - - -12]。看来msc不同组织来源有不同的附件要求。或者集中的差异是由于使用人类血小板溶解产物作为培养基添加剂相比,f•佩特里等的纸胎牛血清用于扩大骨骨髓来源msc。后确定最佳的微载体,f•佩特里等人在转轮的玻璃瓶播种测试协议和喂养策略。本文最终以扩大到2.5 L在微孔莫比乌斯单使用搅拌釜反应器。本文确定比例因子和奠定了更高度精炼优化和MSC扩张的SOP。msc在3 d生产满足最小msc的定义并没有明显不同于2 d的msc扩大他们的同伴纸(j . r .史密斯等)。

d . Salzig等人的论文涉及的优化MSC扩张化学介质(CDM)定义为GMP制造。使用化学定义中可能消除需要的媒介,它将利用生物制剂批次比较和验证。d Salzig等人相比,一个不灭的MSC的生长线,主要从骨髓MSC或脂肪组织在CDM衬底的各种表面处理提高附件。他们发现不同表面附件MSC类型之间的需求。例如,来源于msc的骨头没有附加在CDM迅速,相比不灭的msc或者脂肪msc,附加在2 - 5小时。不灭的msc高度容易专门组织培养塑料清洁发展机制和增长或比msc播种到标准组织培养在含血清培养基塑料。相比之下,表面涂层与胶原IV型或纤连蛋白,但不是层粘连蛋白,是重要的骨骨髓来源MSC的依恋和增长。有趣的是,对骨髓MSC、d Salzig等人都无法实现MSC扩张等于含血清培养基。接下来,他们评价四种不同酶的分离效率(胰蛋白酶、accutase prolyl-specific肽酶(PsP)和胶原酶)骨骨髓来源msc和无限增殖msc。再一次,他们发现msc源和介质的类型之间的差异在分离效率。 For immortalized MSCs, CDM reduced the efficiency to detach, compared to serum containing medium, and collagenase was inferior to trypsin, accutase, and PsP. In contrast, all four enzymes performed equally well for detaching bone marrow-derived MSCs grown in serum containing medium, with little or no effect of surface treatment. These results indicate that derivation of SOPs for MSC expansion and harvest might need to be customized for each type of medium used and MSCs tissue source. The data in this paper argues against the notion that standardized conditions for MSCs can be generalized across tissue source.

r . j . Emnett等人开发了一个GMP-compliant方法分离间充质基质细胞(msc)脐带。因为许多当前描述的方法使用酶消化提取细胞索,因为这一步介绍了异种的试剂,r . j . Emnett等人决心提取msc机械破坏后的绳使用组织均质器和他们比较胶原酶消化后获得的收益率。接下来,他们扩大了msc与10%汇集人类中补充血小板溶解产物或20%胎牛血清。他们发现机械破坏产生相同的收益率作为胶原酶提取初始隔离一步。然而,扩张后,更少的细胞后产生的机械分离相比,酶法提取。机械提取可能引入更高水平的细胞产生压力,这可能观察到慢在早期扩张通道(P1-P3)和后段(P7-P9)。机械分离克隆形成受损的msc与msc保持酶的提取msc扩大在汇集人类血小板溶解产物时,也表明机械破坏msc孤立的压力。计算r . j . Emnett等人,他们理论上可以达到生产目标300亿msc在大约一个月的文化的方法。他们的方法很容易扩大,需要最少的操纵绳组织提取之前在一个封闭的系统,并产生msc满足ISCT定义表面标记表达和trilineage分化。额外的特性工作时需要验证msc扩大后机械提取bioequivalent msc扩大后酶的分离方法,该方法的简单性之间的鼓励和容易标准化实验室。

诉Jossen等人研究了人类脂肪msc在微载体制造业的扩张扩大在搅拌釜反应器和一袋(wave-mixer类型)生物反应器。他们的目的是调查叶轮速度和剪切应力之间的关系,以减少聚合的微载体被认为导致传质和非均匀分布的局限性的细胞载体。此外,聚合的运营商可能会干扰计算方法的使用模型扩大的结果。这里,诉Jossen等人使用脂肪msc从单一捐赠者。这些msc扩大Lonza专业中补充5%胎牛血清使用聚苯乙烯微载体。作者发现的最大扩展因数在叶轮的速度慢于悬浮速度(),速度。应该注意的是,(有时称为)用于工业作为一个接受了叶轮速度因为这是最小速度暂停运营商在液柱,从而最大化传质,减少的可能性,异构分布的细胞载体。作者显示增强的增长率,因此膨胀系数略有放缓叶轮速度(),表明细胞上的低剪切应力可能解释的差异。一个混杂因素的实验是聚集msc和微载体发生文化时期的结束。因此,仍有问题需要解决。诉Jossen等人进行实验扩大msc在一袋类型的生物反应器来评估之间的差异和两种类型的生物反应器。他们评估了最大功率和剪切应力波型生物反应器,它提供了一种有节奏的周期性压力与搅拌釜中提供的恒定应力生物反应器。最后,他们执行的概念验证扩张msc比较收益率搅拌釜和波型生物反应器之间。虽然传播msc是可能的生物反应器,波型生物反应器是三倍的收益率低于搅拌釜系统。此外,波型生物反应器产生较大的骨料,6毫米大小。他们的研究结果证实了先前的报告生产优质传播搅拌釜的MSC在搅拌釜生物反应器和生物反应器为MSC扩张比与波型生物反应器相比。这些数据证实,剪切应力和聚合形成负面影响MSC扩张。在本文的上下文中被其他人在这个特别版中,这些数据是否可以扩展到其他媒体条件下,如化学媒介定义为讨论r . j . Emnett et al。”年代,或者这些数据是否可以扩展到其他MSC来源(如d Salzig et al .纸)。使用数学建模优化MSC制造业是一个新的主题,将作为额外精制结果确定的关键变量。

2.1。干细胞疗法的应用和优化

当治疗许多形式的血液癌症或固体肿瘤,造血干细胞移植重建造血骨髓治疗后减少肿瘤负荷。动员外周血祖细胞收集的词首脱落已经成为一个常见的手段治疗这类病人的骨髓疗法,甚至取代骨髓移植由于移植后快速复苏。j . e . v . Meraz等人三个不同的干细胞动员方法相比在儿童恶性肿瘤评估为造血干细胞动员是最好的。三种方法被环磷酰胺(CFA)和造血生长因子g - csf和词首脱落开始时白细胞计数(WBC)超过1×10⁹/升(A组),CFA与g - csf词首脱落的白细胞超过10×10时开始⁹/升(B组),或g - csf仅4天之后,词首脱落在第五天开始(C组)。在每种情况下,词首脱落直到CD34 +细胞和跨国公司的目标剂量达到2×10⁸/公斤,4×10⁸/公斤,分别。不良事件记录为住院实例由于嗜中性白血球减少症,被记录在CFA-treated组(A和B组),但不是只g - csf组(C组),B组为动员似乎优于A组(总跨国公司和CD34 +细胞数),组间没有差异B和C·j·e·诉Meraz等人得出的结论是,CFA和g - csf动员当WBCx超过10×10⁹/公斤有类似的功效与g - csf动员,但g - csf就有更少的不良事件。由于他们的研究没有遵循移植的结果,目前尚不清楚造血移植仅从g - csf动员的血液(C组)重建病人更快比病人收到CFA和g - csf联合。j . e . v . Meraz等。结果表明,g - csf的协议是目前最好的儿童造血干细胞移植做准备。

n . e . Rekittke等人提供了一个审查的状态的艺术再生医学治疗1型糖尿病。他们的综述胰岛移植和未分化的MSC移植和骨髓间充质内胚层transdifferentiated或胰腺祖细胞。胰岛移植在临床评估的研究在美国和海外。n . e . Rekittke等的审查涉及重大进展在胰岛移植试验通过三个迭代:改善尸体胰岛处理来减少损伤和免疫抑制的改进接收方代表进步的重要阶段。根据n . e . Rekittke等的评论,最新的程序后,大多数糖尿病患者接受胰岛移植有望成为胰岛素依赖长达五年。n . e . Rekittke人类胰岛移植等人讨论了尚未解决的问题包括blood-mediated炎症损害胰岛功能和生存和发展的需要改善胰岛细胞分离协议增强胰岛功能和生存需求和减少尸体材料来满足需求。除了回顾翻译研究胰岛移植,n . e . Rekittke等人讨论了使用msc I型糖尿病治疗。综述表明进展胰岛分离和免疫抑制的收件人负责胰岛移植的很大的进步。如果提高胰岛细胞移植的免疫抑制机制开发也可以让其他同种异体细胞移植,这项工作可能产生巨大影响的病人需要组织移植。

关闭了这个特殊的问题上制造细胞细胞疗法,美国周等人提供了一个先进的审查的使用干细胞疗法治疗压力性尿失禁(隋)。隋可能影响全世界超过2亿人,不成比例地影响女性的比例3:1。怀孕和生孩子通过阴道分娩隋的风险因素是由于功能的提肛肌的肌肉损失。同样,男人根治性前列腺切除术的风险增加,隋。隋的最常见和有效的治疗方法是注射填充剂,以增加提肛肌的功能。这些膨胀剂与各种相关不良事件表明另一种方法,如干细胞的使用,协助再生或修复的提肛肌和治疗隋都是有效的。美国周等人回顾了临床文献支持使用各种自体干细胞来源,包括肌源性干细胞,脂肪msc、和骨骨髓来源msc、治疗隋。这项工作仍处于临床前阶段,主要是和一些安全研究进行了讨论。虽然注射干细胞的提肛肌肌肉的膨胀剂是隋治疗一个方向,美国周等人讨论组织工程的方法,也包括支架植入自体干细胞的使用。工作到目前为止包括临床前测试老鼠隋模型替代手术胶带。 Limitation of both approaches included the need to improve cell survival after transplantation. This limitation was identified by the review by N. E. Rekittke et al. also in this issue, which indicated that the rapid progression and increased therapeutic impact after islet transplantation in type I diabetes were coupled with improving the quality of transplanted cells and improved immune suppression. Since stem cells transplanted to treat SUI were of autologous origin, it is likely that larger improvements will be obtained by improving the cell preparation and transplantation to reduce cell stress and improve survival after transplantation. While one might expect that immune suppression would not be required in the autologous transplantation setting, it is likely that transient immune suppression is also likely to improve outcomes in this situation, too.

3所示。结论

细胞临床应用迅速向前移动是由于制造业迫切需要创建的数以百计的正在进行的临床试验和由于研究结果提供基本知识障碍,如何克服它们。在这个特殊的问题,主题从孤立的msc和制造业的关键评论的应用使用胰岛移植细胞疗法治疗I型糖尿病或治疗压力性尿失禁。从审查的问题,一个关键的关键信息是不足以产生足够数量细胞。同样重要的是产生细胞移植后生存和功能。总之,临床剂量的健壮的功能细胞的生产是一个关键的细胞疗法;另一个关键是制备政权给病人,使移植和功能的细胞。回顾历史,我们发现这是一个反复出现的主题从造血干细胞移植。了解如何制造细胞临床目的是改善成果的基础和提供了一个起点来评估病人的制备方案。

马克·l·韦斯
Mahendra s饶
罗伯特院长
彼得Czermak

引用

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