生物制藥制造商在決定向何處尋求細(xì)胞系開發(fā)幫助時(shí)，必須考慮范圍廣泛的因素。
生物制藥正在徹底改變行業(yè)預(yù)防和治療多種疾病的方式。治療性重組蛋白，包括單克隆抗體 (mAb)、雙特異性和生物仿制藥分子，是為治療應(yīng)用開發(fā)的最常見的生物制品。盡管用途廣泛且功能強(qiáng)大，但生產(chǎn)治療性蛋白質(zhì)所需的活生物體在生產(chǎn)環(huán)境中可能比化學(xué)化合物更難以控制和優(yōu)化。
首先，確定先導(dǎo)候選分子，對(duì)此，需在上游和下游工藝建立和優(yōu)化之前，開發(fā)合適的生產(chǎn)細(xì)胞系。盡管面臨持續(xù)的壓力，但生物療法開發(fā)人員必須花費(fèi)時(shí)間和資源來正確地進(jìn)行細(xì)胞系開發(fā)過程。如果沒有可產(chǎn)生足夠高的滴度以及質(zhì)量的產(chǎn)品的強(qiáng)大生產(chǎn)細(xì)胞系，工廠設(shè)施最終將達(dá)到可放大性受到限制的地步，并且商業(yè)化是站不住腳的。細(xì)胞系開發(fā)還提供了直接對(duì)治療性蛋白質(zhì)進(jìn)行許多物理化學(xué)分析和功能測(cè)定的機(jī)會(huì)，這將有助于提高臨床和商業(yè)階段成功的機(jī)會(huì)。
由于細(xì)胞系開發(fā)是藥物開發(fā)過程的關(guān)鍵部分，生物制造商應(yīng)利用廣泛的解決方案來填補(bǔ)其內(nèi)部能力和技術(shù)空白。通過與經(jīng)驗(yàn)豐富的細(xì)胞系開發(fā)供應(yīng)商合作，使用優(yōu)化的蛋白質(zhì)表達(dá)平臺(tái)（包括宿主中國倉鼠卵巢 (CHO) 生產(chǎn)細(xì)胞系、優(yōu)化的基因表達(dá)載體、細(xì)胞培養(yǎng)基和補(bǔ)液配方），可以獲得新的收益。然而，在開發(fā)克隆生產(chǎn)細(xì)胞系時(shí)，制造商可能沒有充分意識(shí)到他們的可選擇范圍。本文討論了在規(guī)劃如何完成此生物工藝步驟時(shí)要考慮的關(guān)鍵因素。
外包細(xì)胞系開發(fā)活動(dòng)
為了在產(chǎn)品的整個(gè)生命周期中大規(guī)模開發(fā)和維護(hù)細(xì)胞系，制造商需要投資進(jìn)行大量擴(kuò)張，包括增加設(shè)施占地面積、設(shè)備、儀器以及人員的招聘和培訓(xùn)。公司必須確定他們是否具備從頭到尾完成細(xì)胞系開發(fā)所需的技術(shù)、能力和資源，或者是否需要將部分或全部工作流程進(jìn)行外包，以節(jié)省時(shí)間和成本。
作為該決定的一部分，生物制藥開發(fā)商還需要考慮他們打算在生產(chǎn)中擁有多少分子，并進(jìn)行成本/收益分析。對(duì)于計(jì)劃創(chuàng)建多產(chǎn)品工廠的大型制造商來說，建立內(nèi)部能力作為一項(xiàng)長期投資可能是值得的。另一方面，在管線中擁有一個(gè)或多個(gè)分子的虛擬、中小型公司可能缺乏必要的細(xì)胞系開發(fā)專業(yè)知識(shí)和內(nèi)部資源，并選擇將這些活動(dòng)外包給經(jīng)驗(yàn)豐富的供應(yīng)商。盡管如此，一些大型生物制藥公司仍然根據(jù)內(nèi)部能力和業(yè)務(wù)目標(biāo)選擇外包細(xì)胞系開發(fā)需求。即使在細(xì)胞系開發(fā)完成后，公司也可以選擇在合同制造組織 (CMO) 或其它第三方的幫助下擴(kuò)大規(guī)模并完成生產(chǎn)。
選擇細(xì)胞系開發(fā)合作伙伴時(shí)的首要任務(wù)
生物制藥行業(yè)的成功總是需要在速度、成本、技術(shù)進(jìn)步和規(guī)模等因素之間取得平衡。無論開發(fā)商是外包幾個(gè)步驟還是外包整個(gè)細(xì)胞系開發(fā)過程，在比較產(chǎn)品和服務(wù)選項(xiàng)時(shí)，了解哪些因素最重要是關(guān)鍵。
科學(xué)專業(yè)知識(shí)。細(xì)胞系開發(fā)是一個(gè)漫長而復(fù)雜的多步驟過程。為了在最有效的時(shí)間線上生產(chǎn)高質(zhì)量的分子，進(jìn)行細(xì)胞系開發(fā)的制造商或供應(yīng)商需要組建一支具有深厚和廣泛的生物工藝科學(xué)專業(yè)知識(shí)的團(tuán)隊(duì)。制備新生產(chǎn)細(xì)胞系的許多階段通常需要主題專業(yè)知識(shí)，包括將細(xì)胞系從外部供應(yīng)商帶到預(yù)期生產(chǎn)工廠的最終轉(zhuǎn)移步驟。
臨床時(shí)間是所有生物制藥開發(fā)商關(guān)注的核心問題。為了盡快實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)目標(biāo)，科學(xué)運(yùn)營團(tuán)隊(duì)必須非常熟悉高效且無錯(cuò)誤的工作流程。這通常意味著避免使用過時(shí)、繁瑣的工藝，并消除不必要的階段，例如池生成。從細(xì)胞系開發(fā)工作流程中消除池生成可以縮短從 DNA 到研究細(xì)胞庫 (RCB) 生成的時(shí)間，通常縮短 4 到 5 周。
制造商還需要一個(gè)能夠在細(xì)胞系開發(fā)階段準(zhǔn)確表征蛋白質(zhì)產(chǎn)品的分析團(tuán)隊(duì)，特別是在克隆選擇階段。如果新的生產(chǎn)細(xì)胞系產(chǎn)生的缺陷分子無法實(shí)現(xiàn)其所需的功能或作用機(jī)制，那么實(shí)現(xiàn)高滴度是沒有意義的。在細(xì)胞系開發(fā)后才發(fā)現(xiàn)該分子具有低于標(biāo)準(zhǔn)的質(zhì)量目標(biāo)產(chǎn)品屬性 (QTPP) 的成本很高，并且會(huì)導(dǎo)致將該分子送入臨床的時(shí)間顯著延遲。為了防止這些風(fēng)險(xiǎn)，細(xì)胞系開發(fā)運(yùn)營團(tuán)隊(duì)必須測(cè)量蛋白質(zhì)的某些關(guān)鍵特性，從功能開始，在生物分析或結(jié)合分析（取決于蛋白質(zhì)的作用機(jī)制）中確定純度、聚集可能性、產(chǎn)品相關(guān)雜質(zhì)、以及蛋白質(zhì)可能的糖基化特性。團(tuán)隊(duì)必須熟悉使用超高效液相色譜（UHPLC）、液相色譜-質(zhì)譜（LC-MS）、毛細(xì)管電泳和其它高分辨率分析方法，所有這些都應(yīng)納入細(xì)胞系開發(fā)工作流程。有了這些知識(shí)，團(tuán)隊(duì)可以選擇能夠產(chǎn)生達(dá)到所需產(chǎn)品質(zhì)量屬性的分子的克隆。預(yù)先選擇正確的克隆，則無需在細(xì)胞系開發(fā)后優(yōu)化關(guān)鍵質(zhì)量屬性。
監(jiān)管專業(yè)知識(shí)。由于許多生物制品是相對(duì)較新的形式，監(jiān)管機(jī)構(gòu)要求嚴(yán)格的質(zhì)量控制。偏離生物安全標(biāo)準(zhǔn)可能會(huì)使開發(fā)商面臨監(jiān)管申請(qǐng)被拒絕或因要求生成新的數(shù)據(jù)而導(dǎo)致嚴(yán)重延遲的風(fēng)險(xiǎn)，這可能很費(fèi)力。
科學(xué)和監(jiān)管專業(yè)知識(shí)經(jīng)常重疊，因?yàn)楸O(jiān)管要求會(huì)影響科學(xué)工作流程。例如，生物制藥生產(chǎn)獨(dú)有的一個(gè)維度是生產(chǎn)商有能力證明基于蛋白質(zhì)的生物制品來自單一克隆。證明和確保單克隆性的策略可能包括分離單個(gè)克隆以及在細(xì)胞分裂時(shí)捕獲照片圖像。追蹤從克隆到最終產(chǎn)品的直接路徑對(duì)于細(xì)胞系開發(fā)以及嚴(yán)格的質(zhì)量控制和風(fēng)險(xiǎn)管理至關(guān)重要。
成功細(xì)胞系開發(fā)項(xiàng)目的4個(gè)組成部分
宿主細(xì)胞系。細(xì)胞系開發(fā)始于選擇正確的宿主細(xì)胞系。不合適的細(xì)胞會(huì)產(chǎn)生低滴度或低質(zhì)量的產(chǎn)品，最終導(dǎo)致延遲和效率低下。CHO 細(xì)胞系最常用作宿主，因?yàn)樗鼈兙哂袔资甑某墒煊涗洠子诖笠?guī)模懸浮生長（2000+ L），并具有進(jìn)行適當(dāng)翻譯后修飾所需的細(xì)胞機(jī)制，這對(duì)蛋白質(zhì)的功能和質(zhì)量特征至關(guān)重要。
生物制藥開發(fā)商應(yīng)尋找其起始細(xì)胞系采用代謝選擇系統(tǒng)而非涉及有毒選擇劑（如甲氨蝶呤 (MTX) 和抗生素）的供應(yīng)商。這種基于代謝選擇的系統(tǒng)可以提高細(xì)胞生長和活性的穩(wěn)健性，降低遺傳不穩(wěn)定性的風(fēng)險(xiǎn)，并提供實(shí)現(xiàn)高滴度生產(chǎn)的能力。
表達(dá)載體。選擇合適的宿主細(xì)胞系后，好的供應(yīng)商應(yīng)提供優(yōu)化的表達(dá)載體，能夠在轉(zhuǎn)染后表達(dá)高產(chǎn)物滴度。開發(fā)商需要優(yōu)化的表達(dá)載體，以確保穩(wěn)定的表達(dá)，同時(shí)對(duì)原本已優(yōu)化的宿主細(xì)胞產(chǎn)生最小的二次影響。理想情況下，單個(gè)表達(dá)載體應(yīng)該對(duì)任何類型的分子都顯示出實(shí)用性：mAb、雙特異性和生物仿制藥等。
培養(yǎng)基。細(xì)胞系開發(fā)合作伙伴應(yīng)該能夠提供與宿主細(xì)胞系高度相容的細(xì)胞培養(yǎng)基和補(bǔ)液。相同的培養(yǎng)基和補(bǔ)液添加物的安全供應(yīng)應(yīng)易于購買并用于任何進(jìn)一步的工藝優(yōu)化和開發(fā)，并符合良好生產(chǎn)規(guī)范 (GMP) 的要求。考慮細(xì)胞培養(yǎng)基的未來可用性也很重要，因?yàn)殡S著生產(chǎn)規(guī)模的擴(kuò)大，供應(yīng)保證至關(guān)重要。
工藝設(shè)計(jì)。必須對(duì)工廠設(shè)施和操作進(jìn)行配置，以實(shí)現(xiàn)新生產(chǎn)細(xì)胞系高效且輕松的規(guī)模放大。流線型工藝設(shè)計(jì)涉及實(shí)施智能、可放大的技術(shù)和軟件來監(jiān)測(cè)、控制以及分析關(guān)鍵工藝參數(shù)和產(chǎn)品質(zhì)量屬性。具有集成傳感器和分析軟件的端到端解決方案可以揭示新的工藝見解，可用于收集有關(guān)宿主細(xì)胞性能的信息，并優(yōu)化細(xì)胞系開發(fā)過程。
靈活性和控制力
活的有機(jī)體、波動(dòng)的供應(yīng)鏈和不斷變化的消費(fèi)市場(chǎng)都增加了生物制藥生產(chǎn)的可變性。因此，與其它行業(yè)的制造商相比，保持靈活性對(duì)于生物制藥來說更為重要。
內(nèi)部生產(chǎn)為端到端生物工藝提供了最高程度的控制和監(jiān)督，但一些供應(yīng)商提供的選項(xiàng)允許很大的自由度，同時(shí)仍提供技術(shù)支持。例如，在完成細(xì)胞系開發(fā)和優(yōu)化以及進(jìn)一步的 GMP 細(xì)胞庫（用于主細(xì)胞庫和工作細(xì)胞庫生成）后，開發(fā)商通常可以靈活地選擇與哪個(gè)CMO 合作進(jìn)行生產(chǎn)。一些供應(yīng)商還針對(duì)如何完成每個(gè)項(xiàng)目提供了多種選擇，這增加了透明度，并讓開發(fā)商能夠更好地控制應(yīng)用哪些策略和技術(shù)。
一些供應(yīng)商還提供技術(shù)許可選項(xiàng)，以在外包和內(nèi)部流程之間建立一個(gè)中間地帶。通過技術(shù)許可，生物制藥公司可以從供應(yīng)商那里獲得專家設(shè)計(jì)的方案、先進(jìn)的技術(shù)平臺(tái)和優(yōu)化的材料，以便在自己的設(shè)施中供自己的團(tuán)隊(duì)使用。
需要注意的是，一些供應(yīng)商對(duì)使用他們的細(xì)胞系開發(fā)技術(shù)收取許可費(fèi)或里程碑付款。這些費(fèi)用通常基于分子在各個(gè)臨床階段的進(jìn)展情況。其它許可協(xié)議可能包括特許權(quán)使用費(fèi)，其中供應(yīng)商收取分子年收入的一定百分比。生物制藥開發(fā)商應(yīng)考慮采用簡(jiǎn)單的、按服務(wù)收費(fèi)模式運(yùn)營的可靠供應(yīng)商，以最大限度地提高成本效率，并保留對(duì)其分子的完全控制和所有權(quán)。
更好的細(xì)胞系用于更好的療法
在每一步優(yōu)化生物工藝，包括細(xì)胞系開發(fā)，是以最快速度、可靠的質(zhì)量以及可接受的成本為患者提供救生藥物的關(guān)鍵。生物制藥公司應(yīng)盡早回答有關(guān)其生物工藝開發(fā)計(jì)劃的問題，包括他們將如何制備新的生產(chǎn)細(xì)胞系，而不是制定次優(yōu)策略來解決由于計(jì)劃不周而無疑會(huì)出現(xiàn)的問題。通過花時(shí)間評(píng)估自己的內(nèi)部能力，探索外包選項(xiàng)，權(quán)衡正確的優(yōu)先事項(xiàng)，生物制藥開發(fā)商可以在開發(fā)過程、生產(chǎn)階段、監(jiān)管批準(zhǔn)和商業(yè)化的每個(gè)階段為他們的治療性分子提供保持活力的最佳機(jī)會(huì)。
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原文：J. Martin, “Exploring Options for Optimizing Cell Line Development,” Pharmaceutical Technology 46 (9) 2022.
