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賽科成擺床生物反應(yīng)器助力CAR-T細(xì)胞治療產(chǎn)品規(guī)模化擴(kuò)增

發(fā)布日期：2023.07.21

細(xì)胞治療是對腫瘤患者或健康供者來源的免疫細(xì)胞于體外進(jìn)行基因改造，賦予其腫瘤靶向性識別和殺傷能力，經(jīng)體外擴(kuò)增后將其回輸患者體內(nèi)，對腫瘤發(fā)起精準(zhǔn)、高效的攻擊，并可激活自身免疫系統(tǒng)對腫瘤的免疫應(yīng)答。細(xì)胞治療藥物被稱為“活”的藥物。2022年Nature的文章揭示CAR-T細(xì)胞可在人體內(nèi)持續(xù)存在至少10年，并實(shí)現(xiàn)白血病持續(xù)緩解^【1】。

要生產(chǎn)CAR-T細(xì)胞治療產(chǎn)品，必需先從人體內(nèi)分離出T細(xì)胞，在體外對其進(jìn)行修飾和擴(kuò)增^【2】，然后將其回輸患者體內(nèi)，以達(dá)到治療疾病的目的。目前，CAR-T療法的研究方向主要分為自體CAR-T和同種異體CAR-T兩種。自體CAR-T由于是從患者自身采集的細(xì)胞原料，避免了許多問題，例如患者自身免疫系統(tǒng)的排斥反應(yīng)、道德倫理問題等，同時多項(xiàng)研究中表明自體CAR-T細(xì)胞的有效性較高^【3】。

目前我國已有兩款自體CAR-T細(xì)胞治療藥物獲批上市，在過去幾年里，每年有數(shù)百名患者進(jìn)行注射。但我國有龐大的患者基數(shù)，相對于此，最終接受昂貴的細(xì)胞治療藥物的只占極少數(shù)。如何在滿足法規(guī)中自動化、封閉式生產(chǎn)要求的同時，把細(xì)胞治療藥物的生產(chǎn)成本降低，提高藥物的可及性，成為當(dāng)今CGT產(chǎn)業(yè)發(fā)展的難題。

賽科成SKC600擺床生物反應(yīng)器專為細(xì)胞培養(yǎng)企業(yè)所研發(fā)，配合一次性細(xì)胞培養(yǎng)袋或片狀載體袋進(jìn)行使用，通過模擬波浪的擺動來實(shí)現(xiàn)封閉系統(tǒng)中的高效氣液和物質(zhì)交換。

SKC600配合賽科成自主開發(fā)的軟件系統(tǒng)，可以通過控制平臺，對培養(yǎng)過程中的pH、DO、重量等參數(shù)進(jìn)行實(shí)時監(jiān)控，并對培養(yǎng)過程中的擺動速度、擺動角度、溫度、pH、DO、通氣量、氣體成分濃度等參數(shù)進(jìn)行設(shè)置，滿足生產(chǎn)企業(yè)實(shí)時監(jiān)控、靈活調(diào)整、優(yōu)化工藝參數(shù)的要求。SKC600還有獨(dú)創(chuàng)的級聯(lián)設(shè)計(jì)，可以關(guān)聯(lián)反應(yīng)過程中的參數(shù)，如重量和蠕動泵的運(yùn)行、pH和二氧化碳濃度的增減，通過簡潔、直觀的邏輯實(shí)現(xiàn)自動化操作，減少人工干預(yù)，減少人為誤差，長遠(yuǎn)降低勞動力成本。

應(yīng)用SKC600擺床生物反應(yīng)器，可以有效對CAR-T細(xì)胞進(jìn)行擴(kuò)增，在6-14天內(nèi)收獲到所需要的劑量。

以下是使用賽科成10L擺床生物反應(yīng)器，配套一次性細(xì)胞培養(yǎng)袋，進(jìn)行波浪式培養(yǎng)得到CAR-T細(xì)胞治療藥物的應(yīng)用案例。

實(shí) 驗(yàn) 材料

細(xì)胞類型：病毒修飾的CAR-T細(xì)胞，已激活

設(shè) 備：SKC600波浪式生物反應(yīng)器，搭配10L托盤

一次性耗材：賽科成2L一次性截留膜細(xì)胞培養(yǎng)袋，帶尾氣冷凝袋及濾器加熱器，有效防止出氣口冷凝水堵塞；

公魯爾口注射器（取樣用）

儲液袋（灌流時儲存培養(yǎng)基）

其他一次性耗材（一次性手套，離心管等）

培養(yǎng) 基： 商品化T細(xì)胞無血清培養(yǎng)基

截留膜細(xì)胞培養(yǎng)袋006.png

實(shí) 驗(yàn) 操作

激活后的細(xì)胞在Flask T225中培養(yǎng)至第5-7天，接種到懸浮細(xì)胞培養(yǎng)袋中，袋中已預(yù)平衡了一定量培養(yǎng)基，使最終接種時細(xì)胞密度達(dá)到5×10⁵ cells/mL以上。在SKC600擺床生物反應(yīng)器中培養(yǎng)，通過fed-batch逐漸增加培養(yǎng)基至培養(yǎng)體積1L，在細(xì)胞密度達(dá)到2×10⁶ cells/mL時開啟灌流。

參數(shù) 設(shè) 定

參數(shù)	模式	設(shè)定值
角度	打開	灌流前6，灌流開啟后從6逐漸增加至8
速度	打開	灌流前從6增加至8，灌流后從8逐漸增加至16
溫度	打開	37℃
pH	打開	7.1±0.1
DO	打開	80
氣體流量（壓縮空氣/二氧化碳兩氣體模式）	PH/DO模式	0.2L/min
	pH低于設(shè)定值，自動減少CO₂濃度；pH高于設(shè)定值，自動補(bǔ)償增加O₂濃度。
	DO低于設(shè)定值，自動增加進(jìn)氣中的壓縮空氣比例。
灌流速度	Day2開啟	1L/day，后續(xù)以0.5-1.5L/day遞增
稱重	灌流后打開	1L（即體積維持在1L）
濾器加熱	打開	NA

實(shí) 驗(yàn) 結(jié) 果

灌流培養(yǎng)5天后，細(xì)胞密度達(dá)到2×10⁷ cells/mL以上，擴(kuò)增了近100倍，活率上升至96%以上，滿足細(xì)胞治療藥物單人份劑量的要求。進(jìn)行了T細(xì)胞和非T細(xì)胞表型及比例、效力等一系列測試，均達(dá)到細(xì)胞治療產(chǎn)品質(zhì)量要求。

CAR-T細(xì)胞培養(yǎng)00022.png

結(jié) 語

雖然當(dāng)今細(xì)胞治療行業(yè)發(fā)展面臨多重挑戰(zhàn)，但是在保險體制逐漸建立、患者支付能力上升，以及設(shè)備耗材國產(chǎn)化替代所帶來的成本下降等多重推動力之下，未來細(xì)胞治療產(chǎn)業(yè)必定會向著降本增效的方向發(fā)展，為更多患者帶來治愈的希望。

參考文獻(xiàn)：

[1] J. Joseph Melenhorst et al. Decade-long leukemia remissions with persistence of CD4+ CAR T-cells. Nature, 2022, doi:10.1038/s41586-021-04390-6.

[2] Thakkar, A. , Igarashi, R. Y. , & Lee, D. A. . (2019). Automated closed-system large-scale expansion of clinical-grade natural killer cells - sciencedirect. Cytotherapy, 21( 5), S31-S32.

[3] https://www.nature.com/articles/s41571-021-00485-1

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