選擇正確的生產系統(tǒng)
選擇生產系統(tǒng)時，重要的是要了解病毒載體類型的具體要求，考慮所需的生產規(guī)模，確保與宿主細胞系的兼容性，評估過程控制和自動化水平，符合法規(guī)要求，考慮成本和可放大性，并評估優(yōu)化和定制工藝的靈活性。根據應用和規(guī)模，可以使用多個生產系統(tǒng)。
優(yōu)化下游工藝
有幾種策略可以幫助提高下游工藝 (DSP) 期間病毒載體生產的效率、成本效益和產品質量。這些策略包括：
層析優(yōu)化是 DSP 中的一個關鍵策略。通過仔細選擇和優(yōu)化層析步驟，例如填料選擇、裝柱和洗脫條件，可以顯著提高病毒載體的純度和產量。微調過濾步驟，包括膜選擇、孔徑和過濾條件，也可以提高病毒載體的產量和質量。工藝集成涉及優(yōu)化工藝流程以及集成 DSP 步驟，可以簡化整個生產流程，減少周轉時間并提高生產率。
DSP 的另一個關鍵方面是分析表征。使用穩(wěn)健的分析方法實時監(jiān)測關鍵質量屬性 (CQA) 和工藝參數，可以在 DSP 期間更好地控制和表征病毒載體。這使得能夠及早發(fā)現和解決潛在問題，確保生產出高質量的產品。
在 DSP 期間，病毒載體的穩(wěn)定性至關重要。優(yōu)化工藝條件，例如溫度、pH 和攪拌速率，有助于在純化過程中保持病毒載體的穩(wěn)定性和完整性。規(guī)模放大的考慮也很關鍵，因為必須仔細優(yōu)化柱尺寸、流速和保留時間等參數，以便從小規(guī)模生產順利擴大到大規(guī)模生產。
最后，監(jiān)管合規(guī)性不容忽視。遵守監(jiān)管指南對于確保病毒載體產品的安全性、有效性和市場認可至關重要。
使用工藝優(yōu)化原則，標準化工藝
與單克隆抗體生產不同，病毒載體生產在整個行業(yè)或學術機構中并未標準化。缺乏標準化在成本、產品質量和法規(guī)遵從性方面帶來了挑戰(zhàn)，尤其是在基因療法走向商業(yè)化并面臨越來越多的監(jiān)管審查的情況下。然而，一種有助于實現病毒載體生產標準化的方法是應用工藝優(yōu)化原則。通過識別和優(yōu)化關鍵工藝參數 (CPP) 和 CQA，可以開發(fā)穩(wěn)健且可重復的工藝，從而實現一致的產品質量、減少工藝可變性并提高成本效益。讓我們看看如何應用工藝優(yōu)化原則來標準化病毒載體生產。
工藝優(yōu)化的第一步是確定對病毒載體產品的質量、安全性和有效性有重大影響的 CPP 和 CQA。CPP 是需要仔細控制和監(jiān)測的工藝參數，以確保工藝的一致性和可重復性。CQA 是病毒載體產品的特征，對于確定其質量、安全性和有效性至關重要。病毒載體生產中的 CPP 例子包括但不限于轉染或轉導方法、載體成分濃度、純化方法和配制緩沖液成分等。病毒載體生產中的 CQA 例子包括但不限于載體產量、載體效力、載體純度和載體穩(wěn)定性等。
一旦確定了 CPP 和 CQA，下一步就是優(yōu)化 CPP，以實現穩(wěn)健且可重現的工藝。這可能涉及進行實驗設計 (DoE) 研究，其中系統(tǒng)地改變不同級別的 CPP，并評估它們對 CQA 的影響。各種統(tǒng)計工具和設計空間分析可用于確定 CPP 的最佳操作范圍，從而產生所需的 CQA 值。CPP 的優(yōu)化還可能涉及開發(fā)快速和強大的分析，以實現實時過程監(jiān)控。
一旦確定了最佳 CPP 范圍，下一步就是表征和驗證該工藝，以確保其可重復性和穩(wěn)健性。這可能涉及進行工藝表征研究，在不同的操作條件下測試工藝過程，以確定其性能特征。工藝驗證研究，包括工藝能力研究，將有助于建立工藝持續(xù)滿足預定義的 CPP 和 CQA 目標的能力。工藝表征和驗證研究對于證明過程控制至關重要。
通過在開發(fā)過程的早期實施工藝優(yōu)化，制造商可以建立可重復且穩(wěn)健的工藝，來滿足預先定義的質量目標、減少可變性并確保合規(guī)性（圖 1）。在將工藝轉移到合同開發(fā)和制造組織 (CDMO) 或為商業(yè)目的擴大規(guī)模時，這一點尤為重要。
構建平臺
最近，重大技術進步為開發(fā)穩(wěn)健的病毒載體平臺鋪平了道路?，F有病毒載體平臺在以改進的時間線和降低的成本生產高質量載體方面的成功證明了該領域的潛力。然而，盡管已經取得了重大進展，但仍有一些領域需要進一步研究、開發(fā)和優(yōu)化，以釋放病毒載體生產的全部潛力。這些領域包括新型生物反應器設計的開發(fā)，它可以精確控制，從而獲得提高細胞生長和載體生產產量的環(huán)境條件，以及高效、可放大且具有成本效益的先進轉染方法，以簡化生產過程。無動物源性培養(yǎng)基和試劑的使用越來越受歡迎，以減少變異性和污染風險。通過基因編輯技術開發(fā)穩(wěn)定的生產或包裝細胞系可以提高可放大性和一致性。封閉系統(tǒng)可以最大限度地降低污染風險并提高安全性和可重復性。連續(xù)或先進的下游工藝技術可提高載體純化的效率和產量。最后，需要進一步開發(fā)用于下游工藝的新材料和一次性解決方案。
分析檢測的進步對于構建標準化病毒載體平臺也至關重要。穩(wěn)健的分析方法對于在整個生產系統(tǒng)中實時確定產品的質量概況至關重要，包括安全性、純度、效力和穩(wěn)定性。正在實施新興技術，例如下一代測序 (NGS) 和質譜法、快速過程中測試方法，例如反轉錄聚合酶鏈反應 (RT-PCR) 或微滴式數字 PCR (ddPCR)、過程分析技術 (PAT) ) 用于實時監(jiān)控、高級數據分析，包括機器學習和人工智能 (AI)、自動化和機器人技術，以及實時放行檢測等新興概念。
最后，病毒載體生產、質量控制和合規(guī)性的監(jiān)管要求也可能會繼續(xù)發(fā)展，需要不斷努力以確保合規(guī)性。
還值得注意的是，病毒載體平臺的可行性和準備情況可能因具體應用、載體類型和生產規(guī)模而異。一些病毒載體可能需要更復雜和專用的生產系統(tǒng)，而其它病毒載體可能更適合現有技術。無論哪種情況，都必須對您的工藝進行標準化，以確保穩(wěn)健性、可重復性、可放大性和成本效益。
學術界、工業(yè)界和監(jiān)管機構之間的持續(xù)研究、開發(fā)和合作將是推進該領域并確保我們準備好構建穩(wěn)健且可放大的病毒載體平臺的關鍵。
原文：R. Martín-Ibá?ez, Standardizing success: paving the way for streamlined viral vector manufacturing in gene therapy. Cell & Gene Therapy Insights 2023; 9(3), 363–368.
