生物制藥制造商在決定向何處尋求細胞系開發(fā)幫助時，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)境中可能比化學化合物更難以控制和優(yōu)化。
首先，確定先導(dǎo)候選分子，對此，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)人員必須花費時間和資源來正確地進行細胞系開發(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)品的強大生產(chǎn)細胞系，工廠設(shè)施最終將達到可放大性受到限制的地步，并且商業(yè)化是站不住腳的。細胞系開發(fā)還提供了直接對治療性蛋白質(zhì)進行許多物理化學分析和功能測定的機會，這將有助于提高臨床和商業(yè)階段成功的機會。
由于細胞系開發(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其內(nèi)部能力和技術(shù)空白。通過與經(jīng)驗豐富的細胞系開發(fā)供應(yīng)商合作，使用優(yōu)化的蛋白質(zhì)表達平臺（包括宿主中國倉鼠卵巢 (CHO) 生產(chǎn)細胞系、優(yōu)化的基因表達載體、細胞培養(yǎng)基和補液配方），可以獲得新的收益。然而，在開發(fā)克隆生產(chǎn)細胞系時，制造商可能沒有充分意識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要考慮的關(guān)鍵因素。
外包細胞系開發(fā)活動
為了在產(chǎn)品的整個生命周期中大規(guī)模開發(fā)和維護細胞系，制造商需要投資進行大量擴張，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行外包，以節(jié)省時間和成本。
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，并進行成本/收益分析。對于計劃創(chuàng)建多產(chǎn)品工廠的大型制造商來說，建立內(nèi)部能力作為一項長期投資可能是值得的。另一方面，在管線中擁有一個或多個分子的虛擬、中小型公司可能缺乏必要的細胞系開發(fā)專業(yè)知識和內(nèi)部資源，并選擇將這些活動外包給經(jīng)驗豐富的供應(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)目標選擇外包細胞系開發(fā)需求。即使在細胞系開發(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大規(guī)模并完成生產(chǎn)。
選擇細胞系開發(fā)合作伙伴時的首要任務(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)商是外包幾個步驟還是外包整個細胞系開發(fā)過程，在比較產(chǎn)品和服務(wù)選項時，了解哪些因素最重要是關(guān)鍵。
科學專業(yè)知識。細胞系開發(fā)是一個漫長而復(fù)雜的多步驟過程。為了在最有效的時間線上生產(chǎn)高質(zhì)量的分子，進行細胞系開發(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專業(yè)知識的團隊。制備新生產(chǎn)細胞系的許多階段通常需要主題專業(yè)知識，包括將細胞系從外部供應(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。為了盡快實現(xiàn)生產(chǎn)目標，科學運營團隊必須非常熟悉高效且無錯誤的工作流程。這通常意味著避免使用過時、繁瑣的工藝，并消除不必要的階段，例如池生成。從細胞系開發(fā)工作流程中消除池生成可以縮短從 DNA 到研究細胞庫 (RCB) 生成的時間，通常縮短 4 到 5 周。
制造商還需要一個能夠在細胞系開發(fā)階段準確表征蛋白質(zhì)產(chǎn)品的分析團隊，特別是在克隆選擇階段。如果新的生產(chǎn)細胞系產(chǎn)生的缺陷分子無法實現(xiàn)其所需的功能或作用機制，那么實現(xiàn)高滴度是沒有意義的。在細胞系開發(fā)后才發(fā)現(xiàn)該分子具有低于標準的質(zhì)量目標產(chǎn)品屬性 (QTPP) 的成本很高，并且會導(dǎo)致將該分子送入臨床的時間顯著延遲。為了防止這些風險，細胞系開發(fā)運營團隊必須測量蛋白質(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。團隊必須熟悉使用超高效液相色譜（UHPLC）、液相色譜-質(zhì)譜（LC-MS）、毛細管電泳和其它高分辨率分析方法，所有這些都應(yīng)納入細胞系開發(fā)工作流程。有了這些知識，團隊可以選擇能夠產(chǎn)生達到所需產(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。由于許多生物制品是相對較新的形式，監(jiān)管機構(gòu)要求嚴格的質(zhì)量控制。偏離生物安全標準可能會使開發(fā)商面臨監(jiān)管申請被拒絕或因要求生成新的數(shù)據(jù)而導(dǎo)致嚴重延遲的風險，這可能很費力。
科學和監(jiān)管專業(yè)知識經(jīng)常重疊，因為監(jiān)管要求會影響科學工作流程。例如，生物制藥生產(chǎn)獨有的一個維度是生產(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克隆以及在細胞分裂時捕獲照片圖像。追蹤從克隆到最終產(chǎn)品的直接路徑對于細胞系開發(fā)以及嚴格的質(zhì)量控制和風險管理至關(guān)重要。
成功細胞系開發(fā)項目的4個組成部分
宿主細胞系。細胞系開發(fā)始于選擇正確的宿主細胞系。不合適的細胞會產(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 細胞系最常用作宿主，因為它們具有幾十年的成熟記錄，易于大規(guī)模懸浮生長（2000+ L），并具有進行適當翻譯后修飾所需的細胞機制，這對蛋白質(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)可以提高細胞生長和活性的穩(wěn)健性，降低遺傳不穩(wěn)定性的風險，并提供實現(xiàn)高滴度生產(chǎn)的能力。
表達載體。選擇合適的宿主細胞系后，好的供應(yīng)商應(yīng)提供優(yōu)化的表達載體，能夠在轉(zhuǎn)染后表達高產(chǎn)物滴度。開發(fā)商需要優(yōu)化的表達載體，以確保穩(wěn)定的表達，同時對原本已優(yōu)化的宿主細胞產(chǎn)生最小的二次影響。理想情況下，單個表達載體應(yīng)該對任何類型的分子都顯示出實用性：mAb、雙特異性和生物仿制藥等。
培養(yǎng)基。細胞系開發(fā)合作伙伴應(yīng)該能夠提供與宿主細胞系高度相容的細胞培養(yǎng)基和補液。相同的培養(yǎng)基和補液添加物的安全供應(yīng)應(yīng)易于購買并用于任何進一步的工藝優(yōu)化和開發(fā)，并符合良好生產(chǎn)規(guī)范 (GMP) 的要求?？紤]細胞培養(yǎng)基的未來可用性也很重要，因為隨著生產(chǎn)規(guī)模的擴大，供應(yīng)保證至關(guān)重要。
工藝設(shè)計。必須對工廠設(shè)施和操作進行配置，以實現(xiàn)新生產(chǎn)細胞系高效且輕松的規(guī)模放大。流線型工藝設(shè)計涉及實施智能、可放大的技術(shù)和軟件來監(jiān)測、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)宿主細胞性能的信息，并優(yōu)化細胞系開發(fā)過程。
靈活性和控制力
活的有機體、波動的供應(yīng)鏈和不斷變化的消費市場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)商提供的選項允許很大的自由度，同時仍提供技術(shù)支持。例如，在完成細胞系開發(fā)和優(yōu)化以及進一步的 GMP 細胞庫（用于主細胞庫和工作細胞庫生成）后，開發(fā)商通?？梢造`活地選擇與哪個CMO 合作進行生產(chǎn)。一些供應(yīng)商還針對如何完成每個項目提供了多種選擇，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，以在外包和內(nèi)部流程之間建立一個中間地帶。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)計的方案、先進的技術(shù)平臺和優(yōu)化的材料，以便在自己的設(shè)施中供自己的團隊使用。
需要注意的是，一些供應(yīng)商對使用他們的細胞系開發(fā)技術(shù)收取許可費或里程碑付款。這些費用通常基于分子在各個臨床階段的進展情況。其它許可協(xié)議可能包括特許權(quán)使用費，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)考慮采用簡單的、按服務(wù)收費模式運營的可靠供應(yīng)商，以最大限度地提高成本效率，并保留對其分子的完全控制和所有權(quán)。
更好的細胞系用于更好的療法
在每一步優(yōu)化生物工藝，包括細胞系開發(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)計劃的問題，包括他們將如何制備新的生產(chǎn)細胞系，而不是制定次優(yōu)策略來解決由于計劃不周而無疑會出現(xiàn)的問題。通過花時間評估自己的內(nèi)部能力，探索外包選項，權(quán)衡正確的優(yōu)先事項，生物制藥開發(fā)商可以在開發(fā)過程、生產(chǎn)階段、監(jiān)管批準和商業(yè)化的每個階段為他們的治療性分子提供保持活力的最佳機會。
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原文：J. Martin, “Exploring Options for Optimizing Cell Line Development,” Pharmaceutical Technology 46 (9) 2022.
