病毒載體:先進療法的關鍵
對先進(細胞和基因)療法的需求正在推動對病毒載體的前所未有的需求,其大規模生產大致處於 1995 年左右的單克隆抗體製造階段。 由於先進療法的商業化通常取決於病毒載體的可用性,現在正集中精力將這些基本工具工業化。
複雜的生命系統
根據 VIVEbiotech 業務發展總監 Natalia Elizalde 的說法,慢病毒載體的製造具有挑戰性,主要是因為它們是複雜的生命系統,其固有特徵會影響各種可能影響載體生物功能的因素。
“作為一個行業,我們面臨一個共同的障礙:可用病毒包裝細胞系的性能;換句話說,與物理粒子總數相比,產生的功能病毒總數的百分比。此外,現在生產的慢病毒載體大多是水皰性口炎病毒假型。這種表面糖蛋白無處不在,因此需要非常大量的病毒來感染特定的靶細胞以發揮所需的治療效果。”
這些“固有”挑戰導致急於開發具有成本效益(或經濟上可行)的過程,以治療盡可能多的患者。“這對我們來說很重要,也是為什麼 VIVEbiotech 將我們的資源集中在非常早期的開發階段,例如在轉移質粒的設計中,以優化外部-內部啟動子相互作用,我們知道這強烈影響給定慢病毒的最終滴度向量。”
另一個值得關注的領域涉及治療細胞,它可能對轉導具有抵抗力,需要非常高的感染複數 (MOI) 才能獲得治療相關數量的轉導細胞。“這也會影響治療的成本效益,”Elizalde 解釋說。“最小化 MOI 需要應用轉導增強劑,其中許多是市售的。”
新的治療方式(例如,mRNA)和生產範式轉換方法(一次性)對製藥商產生了破壞性影響。合同製造商通常是第一個掌握技術細微差別、投資這些過程、建立最佳實踐等的實體。全新且大大擴展的複雜性維度。
換句話說,圍繞基於細胞的療法的技術、技術和方法對大多數療法開發人員來說不是核心,因此最好外包。專門從事病毒載體技術的合同製造商VIVEbiotech自然同意。“從我們的角度來看,從一開始就選擇 CDMO,它可以涵蓋從概念到商業批次的所有開發階段,是成功的關鍵,”Elizalde 說。“這些功能包括大量定制,例如在考慮滴度和純度的同時優化慢病毒載體生產,同時避免潛在的監管障礙,並關注可擴展性和成本效益。”
至少,這種方法避免了在讚助商和承包商之間或兩個或多個外包實體之間轉移技術的昂貴、耗時的過程,這一過程充滿了監管挑戰。
“生物過程必須持續優化滴度、回收率和純度,因為這些因素直接影響其成本效益,”Elizalde 補充道。“純度是合規性的關鍵,也是成本效益的主要貢獻者,因為載體越純,治療有效滴度需要越低。你可以說持續的流程優化和降低風險是 CDMO 未來成功和持續相關性的關鍵。”
瓶頸已經出現
Charles River Laboratories 執行董事 Matthew M. Hewitt 博士同意細胞和基因療法商業化的障礙是不同的。“在大多數細胞療法製造過程中,病毒載體用於通過有效載荷對細胞進行基因修飾,例如嵌合抗原受體 (CAR),靶向特定抗原。製造適用於臨床和商業活動的病毒載體的時間和成本都很高。我們已經看到商業規模的瓶頸。”
休伊特指的是百時美施貴寶 (Bristol Myers Squibb) 高管於 2021 年 7 月發表的評論,他們描述了與製造規模和 Abecma 病毒載體可用性相關的問題,該公司的多發性骨髓瘤 CAR-T 療法。
“BMS 已公開披露載體可用性是製造 Abecma 的一個挑戰,”Hewitt 繼續說道。“病毒載體製造本身面臨著與上游和下游工作流程相關的幾個挑戰。目前的上游轉染方法是足夠的,但有時不足以用於商業用途,從而增加了成本。此外,根據工藝,在下游加工和純化過程中會損失大量病毒載體產品。這些問題即將出現解決方案,包括用於載體製造的穩定生產細胞系、更好的下游加工和純化工作流程,以及替代轉染方法,如電穿孔直接基因修飾細胞,無需病毒載體。”
罕見病與遺傳病
Forge Biologics 首席商務官 John Maslowski 表示,細胞和基因療法商業化的科學挑戰取決於治療領域或疾病,例如流行的遺傳疾病與罕見疾病,以及該適應症的現有研究深度。“與罕見疾病相比,流行的遺傳疾病有更多的研究,因此有更多的商業可用工具來幫助發現。”
Maslowski 說,這一系列研究導致“對疾病的分子機制、致病基因突變、野生型蛋白質功能以及對抗體和 ELISA 等商用發現工具的生產進行投資”的寶貴見解。擁有這些 cGMP 釋放測試所需的分析工具具有顯著優勢。
“Forge Biologics 是一家 CDMO,但我們也有一個產品開發部門,我們專注於罕見疾病的基因治療開發。罕見病的基因療法開發完全是另一回事。對於大多數適應症,了解疾病機制的科學調查通常很有限,並且通常沒有或不足的商業資源可用於檢測或量化結果。由於目前缺乏基礎科學研究,罕見病基因療法商業化的道路開始遠遠落後於起跑線,這一前景使許多公司根本無法起步。”
與製造相關的眾多挑戰阻礙了基於基因的療法的大規模商業化,它們可能發生在多個水平或階段,包括轉染、澄清、裂解以及空衣殼與完整衣殼的分離。
“在小規模上,”Maslowski 解釋說,“這些挑戰可以通過標準實驗室設備輕鬆克服,例如用於轉染的小錐體、用於澄清的瓶頂過濾器和離心機、用於裂解的旋轉搖床以及用於衣殼的氯化銫密度梯度超速離心純化。然而,在需要高總 AAV 載體基因組的藥物物質的放大方面,這些加工步驟需要最先進的技術和創造力才能成功加工。例如,使用離心機和瓶頂過濾器無法對 1000 L 生物材料進行澄清,因此加工商轉向深度過濾,這既昂貴又需要熟練的實驗室人員。”