為了創(chuàng )造能使更多人受益的細胞療法，研究人員不斷完善細胞培養的制造方法和過(guò)程，以確保安全、高效和無(wú)菌。新加坡-麻省理工學(xué)院研究與技術(shù)聯(lián)盟(SMART)的跨學(xué)科研究小組(IRG)——麻省理工學(xué)院在新加坡的研究企業(yè)——的個(gè)性化醫療制造關(guān)鍵分析(CAMP)的研究人員開(kāi)發(fā)了一種利用機器學(xué)習的新方法，可以在幾分鐘內檢測間質(zhì)基質(zhì)細胞(MSC)培養物中是否存在微生物污染。與效率較低的終點(diǎn)檢測相比，異常檢測模型能夠預測培養物是否清潔或污染，并可用于細胞制造過(guò)程中，從而確保用于患者的細胞治療產(chǎn)品(CTP)的快速和準確檢測。
- 細胞培養中潛在微生物污染的鑒定是細胞治療生產(chǎn)的一個(gè)組成部分，以確保其在患者使用前的安全性、無(wú)菌性和質(zhì)量
- 傳統的微生物檢測試驗通常需要數天時(shí)間，通常以終端產(chǎn)品檢測的形式進(jìn)行，這可能與細胞治療產(chǎn)品的保質(zhì)期不相容，相比之下，CAMP開(kāi)發(fā)的模型只需幾分鐘，可以作為一種過(guò)程監控或最終產(chǎn)品測試的形式進(jìn)行。
- 一旦發(fā)現早期，受污染的細胞培養物可以被丟棄，細胞治療產(chǎn)品的生產(chǎn)可以更早地重新開(kāi)始，從而提高整體成本和資源效率。
這一突破是簡(jiǎn)化細胞療法制造過(guò)程的重要一步。這種方法不僅可以確?；颊咻斠呵凹毎a(chǎn)品的安全性和無(wú)菌性，而且可以更快地替代通常需要幾天時(shí)間的傳統無(wú)菌檢查，而且對制造商來(lái)說(shuō)也更具成本效益，因為如果一批產(chǎn)品受到污染，可以停止生產(chǎn)并重新開(kāi)始生產(chǎn)。相關(guān)成果最近發(fā)表在著(zhù)名期刊《細胞療法》(Cytotherapy)上。
近年來(lái)，細胞療法已成為各種疾病、損傷和疾病的重要治療選擇。通過(guò)將健康的人體細胞移植到患者體內來(lái)治愈或替換受損的細胞，細胞療法在有效治療癌癥、自身免疫性疾病、脊髓損傷和神經(jīng)系統疾病等方面顯示出越來(lái)越大的希望。隨著(zhù)細胞療法的進(jìn)步和拯救更多生命的潛力，研究人員繼續完善細胞培養制造方法和流程，以確保這些產(chǎn)品的安全性、效率和無(wú)菌性供患者使用。
CAMP開(kāi)發(fā)的異常檢測模型是一種用于檢測細胞培養物中微生物污染的快速、無(wú)標記過(guò)程分析技術(shù)(PAT)。最近發(fā)表在著(zhù)名期刊《細胞療法》(Cytotherapy)上的一篇口頭摘要《工藝開(kāi)發(fā)與制造:間充質(zhì)基質(zhì)細胞培養中微生物污染的異常檢測》介紹了該團隊的研究。
該機器學(xué)習模型首先從一系列不同培養條件下的間充質(zhì)基質(zhì)細胞培養物(MSC)中收集無(wú)菌細胞培養基樣本。一些收集的樣品在不同的菌落形成單位(cfu)中加入不同的細菌菌株，這是對測試樣品中微生物估計濃度的測量。用紫外可見(jiàn)光譜法分別獲得無(wú)菌樣品、未加標加菌樣品和加標加菌樣品的吸收光譜，并利用無(wú)菌樣品的光譜對機器學(xué)習模型進(jìn)行訓練。用無(wú)菌和添加了細菌的混合樣本對模型進(jìn)行測試，證明了該模型在準確預測無(wú)菌情況方面的性能。
“這一發(fā)現的實(shí)際應用是巨大的:當與在線(xiàn)技術(shù)相結合時(shí)，該模型可用于連續監測在良好生產(chǎn)規范(GMP)設施中的生物反應器中生長(cháng)的培養物。因此，GMP設備可以在閉環(huán)操作下，以更少的人力，更快地對廢培養基中的細菌進(jìn)行無(wú)菌檢測。最后，接受細胞治療作為治療的一部分的患者可以確保產(chǎn)品已經(jīng)經(jīng)過(guò)了徹底的安全性和無(wú)菌性評估，”SMART CAMP的主要作者和研究工程師Shruthi Pandi Chelvam說(shuō)，他與SMART CAMP的主要研究人員Derrick Yong和Stacy Springs合作開(kāi)發(fā)了這種方法。
在細胞治療制造過(guò)程中，該異常檢測模型可以在幾分鐘內檢測到細胞培養物中是否存在不定性微生物污染。這種過(guò)程中的方法可以節省時(shí)間和資源，因為被污染的培養物可以立即丟棄和重建。這種方法提供了一種快速替代傳統的無(wú)菌試驗和其他微生物細菌檢測方法，通常需要幾天時(shí)間，幾乎總是在成品上進(jìn)行。
“我們在微生物異常檢測中越來(lái)越多地采用機器學(xué)習，這使我們能夠開(kāi)發(fā)一種獨特的測試，可以快速執行過(guò)程中的污染監測，這標志著(zhù)我們在進(jìn)一步簡(jiǎn)化細胞治療制造過(guò)程方面邁出了巨大的一步。除了確?；颊咻斠呵凹毎a(chǎn)品的安全性和無(wú)菌性外，這種方法還為制造商提供了成本和資源效率，因為它允許在培養物被污染時(shí)果斷重啟和停止批量生產(chǎn)，”SMART CAMP的科學(xué)總監Yie Hou Lee補充說(shuō)。
下一步，CAMP計劃開(kāi)發(fā)一種過(guò)程中監測管道，將這種異常檢測模型與一些正在開(kāi)發(fā)的內部在線(xiàn)技術(shù)相結合，這將允許使用生物反應器進(jìn)行周期性培養分析。這將為進(jìn)一步的、長(cháng)期的連續培養監測實(shí)驗研究提供可能性。
主要作者Shruthi Pandi Chelvam還獲得了“早期專(zhuān)業(yè)人士文摘獎”，該獎項專(zhuān)門(mén)頒發(fā)給三位杰出的學(xué)者，摘要通過(guò)盲審的方式評分。該研究還被接受為2022年國際細胞和基因治療學(xué)會(huì )(ISCT)的口頭報告，這是細胞和基因治療領(lǐng)域的著(zhù)名活動(dòng)。
麻省理工學(xué)院的Krystyn Van Vliet和新加坡國立大學(xué)教授Hanry Yu共同領(lǐng)導了SMART CAMP，他補充說(shuō):“這種以團隊為基礎的跨學(xué)科技術(shù)開(kāi)發(fā)方法解決了細胞治療制造中的關(guān)鍵瓶頸——包括允許間歇性或在線(xiàn)監測可能的偶然污染的快速安全評估——是SMART CAMP研究目標的一個(gè)標志?！?/p>
文章標題：ANOMALY DETECTION FOR MICROBIAL CONTAMINATION IN MESENCHYMAL STROMAL CELL CULTURE
