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(yǎng)的制造方法和過程，以確保安全、高效和無菌。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)——的個性化醫(yī)療制造關(guān)鍵分析(CAMP)的研究人員開發(fā)了一種利用機器學(xué)習(xí)的新方法，可以在幾分鐘內(nèi)檢測間質(zhì)基質(zhì)細胞(MSC)培養(yǎng)物中是否存在微生物污染。與效率較低的終點檢測相比，異常檢測模型能夠預(yù)測培養(yǎng)物是否清潔或污染，并可用于細胞制造過程中，從而確保用于患者的細胞治療產(chǎn)品(CTP)的快速和準(zhǔn)確檢測。
- 細胞培養(yǎng)中潛在微生物污染的鑒定是細胞治療生產(chǎn)的一個組成部分，以確保其在患者使用前的安全性、無菌性和質(zhì)量
- 傳統(tǒng)的微生物檢測試驗通常需要數(shù)天時間，通常以終端產(chǎn)品檢測的形式進行，這可能與細胞治療產(chǎn)品的保質(zhì)期不相容，相比之下，CAMP開發(fā)的模型只需幾分鐘，可以作為一種過程監(jiān)控或最終產(chǎn)品測試的形式進行。
- 一旦發(fā)現(xiàn)早期，受污染的細胞培養(yǎng)物可以被丟棄，細胞治療產(chǎn)品的生產(chǎn)可以更早地重新開始，從而提高整體成本和資源效率。
這一突破是簡化細胞療法制造過程的重要一步。這種方法不僅可以確?；颊咻斠呵凹毎a(chǎn)品的安全性和無菌性，而且可以更快地替代通常需要幾天時間的傳統(tǒng)無菌檢查，而且對制造商來說也更具成本效益，因為如果一批產(chǎn)品受到污染，可以停止生產(chǎn)并重新開始生產(chǎn)。相關(guān)成果最近發(fā)表在著名期刊《細胞療法》(Cytotherapy)上。
近年來，細胞療法已成為各種疾病、損傷和疾病的重要治療選擇。通過將健康的人體細胞移植到患者體內(nèi)來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(tǒng)疾病等方面顯示出越來越大的希望。隨著細胞療法的進步和拯救更多生命的潛力，研究人員繼續(xù)完善細胞培養(yǎng)制造方法和流程，以確保這些產(chǎn)品的安全性、效率和無菌性供患者使用。
CAMP開發(fā)的異常檢測模型是一種用于檢測細胞培養(yǎng)物中微生物污染的快速、無標(biāo)記過程分析技術(shù)(PAT)。最近發(fā)表在著名期刊《細胞療法》(Cytotherapy)上的一篇口頭摘要《工藝開發(fā)與制造:間充質(zhì)基質(zhì)細胞培養(yǎng)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(xí)模型首先從一系列不同培養(yǎng)條件下的間充質(zhì)基質(zhì)細胞培養(yǎng)物(MSC)中收集無菌細胞培養(yǎng)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。用紫外可見光譜法分別獲得無菌樣品、未加標(biāo)加菌樣品和加標(biāo)加菌樣品的吸收光譜，并利用無菌樣品的光譜對機器學(xué)習(xí)模型進行訓(xùn)練。用無菌和添加了細菌的混合樣本對模型進行測試，證明了該模型在準(zhǔn)確預(yù)測無菌情況方面的性能。
“這一發(fā)現(xiàn)的實際應(yīng)用是巨大的:當(dāng)與在線技術(shù)相結(jié)合時，該模型可用于連續(xù)監(jiān)測在良好生產(chǎn)規(guī)范(GMP)設(shè)施中的生物反應(yīng)器中生長的培養(yǎng)物。因此，GMP設(shè)備可以在閉環(huán)操作下，以更少的人力，更快地對廢培養(yǎng)基中的細菌進行無菌檢測。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)過了徹底的安全性和無菌性評估，”SMART CAMP的主要作者和研究工程師Shruthi Pandi Chelvam說，他與SMART CAMP的主要研究人員Derrick Yong和Stacy Springs合作開發(fā)了這種方法。
在細胞治療制造過程中，該異常檢測模型可以在幾分鐘內(nèi)檢測到細胞培養(yǎng)物中是否存在不定性微生物污染。這種過程中的方法可以節(jié)省時間和資源，因為被污染的培養(yǎng)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(tǒng)的無菌試驗和其他微生物細菌檢測方法，通常需要幾天時間，幾乎總是在成品上進行。
“我們在微生物異常檢測中越來越多地采用機器學(xué)習(xí)，這使我們能夠開發(fā)一種獨特的測試，可以快速執(zhí)行過程中的污染監(jiān)測，這標(biāo)志著我們在進一步簡化細胞治療制造過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(yǎng)物被污染時果斷重啟和停止批量生產(chǎn)，”SMART CAMP的科學(xué)總監(jiān)Yie Hou Lee補充說。
下一步，CAMP計劃開發(fā)一種過程中監(jiān)測管道，將這種異常檢測模型與一些正在開發(fā)的內(nèi)部在線技術(shù)相結(jié)合，這將允許使用生物反應(yīng)器進行周期性培養(yǎng)分析。這將為進一步的、長期的連續(xù)培養(yǎng)監(jiān)測實驗研究提供可能性。
主要作者Shruthi Pandi Chelvam還獲得了“早期專業(yè)人士文摘獎”，該獎項專門頒發(fā)給三位杰出的學(xué)者，摘要通過盲審的方式評分。該研究還被接受為2022年國際細胞和基因治療學(xué)會(ISCT)的口頭報告，這是細胞和基因治療領(lǐng)域的著名活動。
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(dǎo)了SMART CAMP，他補充說:“這種以團隊為基礎(chǔ)的跨學(xué)科技術(shù)開發(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監(jiān)測可能的偶然污染的快速安全評估——是SMART CAMP研究目標(biāo)的一個標(biāo)志?！?/p>
文章標(biāo)題：ANOMALY DETECTION FOR MICROBIAL CONTAMINATION IN MESENCHYMAL STROMAL CELL CULTURE
