深度剖析CAR-T研發生產完整流程與解決方案-技術前沿-資訊-生物在線

深度剖析CAR-T研發生產完整流程與解決方案

作者:蘇州近岸蛋白質科技股份有限公司 2025-05-26T00:00 (訪問量:35993)

CAR-T簡介

CAR-T細胞治療:又稱嵌合抗原受體T細胞治療,是將人的T細胞經過基因工程手段體外修飾改造后,回輸患者體內。改造后的T細胞,可識別體內腫瘤細胞,并通過免疫作用釋放大量的多種效應因子,它們能高效地殺滅腫瘤細胞,從而達到治療惡性腫瘤的目的。

對T細胞的改造主要是進行CAR分子的“安裝”。CAR(嵌合抗原受體)是抗體的抗原結合區 scFv 與 CD3-ζ 鏈或 FcεRIγ 的胞內部分進行融合形成,是 CAR-T 的核心部件。與TCR介導的抗原識別相比,CAR的抗原識別并不依賴于主要的組織相容性復合體(MHC),改造成功的CAR-T細胞可直接通過CAR分子識別特異性抗原。

 

CAR-T細胞治療生產全流程

CAR-T細胞治療全流程,包括采集病患或者健康供體的外周血單核細胞(PBMC)、T細胞分離激活,T細胞體外基因修飾,CAR-T細胞體外擴增,CAR-T細胞質量監控,CAR-T細胞回輸病患體內這六個主要步驟。

圖1 CAR-T細胞治療工作流程的示意圖[1]

 

采集病患或者健康供體的外周血單核細胞(PBMC)

采集病患或健康供體的外周血單核細胞(PBMC)是CAR-T生產過程中的關鍵步驟之一。供體選擇時,病患供體需考慮其身體狀況及免疫細胞數量是否足夠。健康供體需經過嚴格的健康篩查,確保無傳染病風險。注意操作規范和質量控制,并復合倫理與法律規定。

 

CAR-T細胞的分離、激活

CAR-T細胞的產生始于通過單采或外周靜脈血收集患者的外周血單核細胞(PBMC)。由于PBMC的組成差異很大,為保證盡量獲得一致的CART細胞,需要利用基于磁珠的技術分離出特定的T細胞亞群,如CD4+、CD8+、CD62L+或CD45RO+ T細胞。

許多研究表明,T細胞亞群的選擇是CAR-T細胞治療效果的基礎。在這方面,中央記憶T細胞(TCM)的CAR轉導似乎對體內有效的細胞擴張、存活和持久性至關重要[2]。此外,選擇幼稚或分化程度較低的CD8+T細胞進行轉導可以使輸注后T細胞增殖和體內持久性增加。

無論是否采用了T細胞分離過程,都需要T細胞活化步驟來進行充分的轉導和擴增。為了實現這一目標,使用抗CD3和CD28抗體或固定化的CD3和CD28抗體刺激激活T細胞。固定化的抗CD3抗體提供更好的T細胞交聯和活化,而CD28抗體可激活靶細胞中的共刺激信號通路。

圖2 抗CD3/CD28抗體激活T細胞原理示意圖

CD3/CD28抗體偶聯磁珠憑借其高效性和穩定性,成為行業主流選擇。磁珠表面偶聯抗CD3和CD28抗體,分別結合TCR/CD3和CD28受體,提供初級和共刺激信號,模擬天然APC的激活機制,并且通過磁場分離磁珠,避免傳統APC培養的復雜性,且無飼養層細胞需求,為臨床申報提供極大便利性。

 

01 anti-Human CD3 mAb和anti-Human CD28 mAb

近岸蛋白GMP級別的重組人源化anti-Human CD3 mAb(Cat. No.:GMP-A018),是在OKT3的基礎上經過人源化改造,在保持了OKT3單抗對T細胞激活能力的前提下,盡可能消除了鼠源性抗體的免疫原性,能夠滿足大多數T細胞擴增要求,對于難以擴增的細胞可以聯合使用GMP級的重組人源化anti-Human CD28 mAb(Cat.No.:GMP-A063),實現安全高效的T細胞活化與增值。

 

02 GMP級CD3/CD28磁珠

近岸蛋白為CGT客戶提供GMP級CD3/CD28 beads(Cat. No.:GMP-B016),選用直徑為 4.5μm的無孔單分散超順磁性微珠,易于磁化和退磁,操作簡便易去除,確保無磁殘留風險;Anti-CD3抗體是通過成品藥 OKT3 人源化改造而成,靶向 CD3ε;Anti-CD28抗體可以激活 T 細胞共刺激分子 CD28。

 

產品特點:

  • 14天擴增倍數達1000倍以上

  • 4.5μm超順磁性微珠,有效避免結團

  • 偶聯的抗體為人源化抗體,均經過細胞庫檢定和病毒清除驗證

  • 低內毒素,小于0.5 EU/mL

  • GMP級別,高批間一致性

 

產品數據

(1)激活后細胞擴增情況

Expansion of the human PBMCs. Cells were stimulated with Anti- Human CD3/CD28 Beads (Cat. No. :GMP-B016) , and expanded for 14 days.

 

(2)激活后PD-1表達情況

PD-1 expression of the activated human T Cells. The human T cells were stimulated with Anti- Human CD3/CD28 Beads (Cat. No.: GMP-B016), and expanded for 14 days.

 

T細胞改造

01 T細胞基因修飾方法

對T細胞進行體外基因修飾,常用的方法包括病毒載體介導的基因轉移(如慢病毒、逆轉錄病毒)、非病毒方法(如轉座子、電穿孔遞送mRNA或質粒DNA)以及基因編輯技術(如CRISPR/Cas9)。

A.mRNA用于T細胞的基因修飾:

近幾年,mRNA技術快速發展,除了在傳染病疫苗領域快速發展,在腫瘤治療領域也逐漸凸顯出其優勢。通過體外轉錄修飾獲得的轉座子及CRISPR/Cas9系統等mRNA,已被成功用于T細胞基因編輯。

 

近岸蛋白提供全套mRNA體外轉錄及修飾用酶及試劑,產品符合GMP級生產及質量管理體系,已助力多家企業mRNA疫苗進入臨床階段。所有酶產品通過FDA DMF備案,為客戶中美雙報打下基礎。除酶原料產品外,近岸蛋白還提供自序列設計到LNP包封的高通量篩選CRO服務,為初建mRNA技術平臺的客戶提供快速解決方案。

 

圖3 近岸蛋白RNA原料及服務助力解鎖體內CAR-T新療法

 

 

B.CRISPR技術用于T細胞的基因修飾

利用CRISPR系統同時破壞多個基因位點,產生的TCR(T cell receptor)和HLA-I(HLA class I)缺陷的CAR-T細胞可以減少移植物抗宿主病(GVHD)和免疫排斥反應的發生,在開發通用型CAR-T細胞中已被廣泛應用。CRISPR/Cas9敲除αβ T細胞內源性的TCR制備的通用型CAR-T細胞在臨床前已經取得了很好的治療效果[3] 。除了產生通用的CAR-T細胞,CRISPR技術也可以通過敲除編碼信號分子的基因如PD1和CTLA4或編碼T細胞抑制性受體的基因來提高CAR-T細胞的功能。

 

近岸蛋白可以提供GMP級的Cas9/AaCas12bMax/enCas12hf/enCas12Ultra蛋白,滿足不同應用場景的基因編輯需求。

 

產品特點:

  1. 無重金屬殘留,無抗性殘留

  2. 無菌、無抗生素、無病原體、無支原體

  3. 高純度、高活性(體內外雙重驗證)

  4. 內毒素低于10EU/mg、宿主蛋白殘留低于0.005%、外源性DNA殘留低于100pg/mg

  5. 高穩定性和批間一致性

  6. GMP廠房生產、藥典標準放行檢測

02 病毒載體的大規模生產

目前已有幾種成熟的基因轉移平臺,可用于將嵌合抗原受體(CAR)基因引入原代T細胞。轉基因插入可以通過病毒介導的轉導、mRNA轉染,睡美人轉座子、piggyBac轉座子或質粒DNA的非病毒轉染來進行。在臨床基因轉移應用中,病毒載體是在靶細胞中實現感興趣基因穩定表達或基因表達突變的主要手段。

圖5 rAAV病毒載體生產流程示意圖[4]

 

在病毒載體的大規模生產純化過程中,核酸殘留成為各類質控標準的重中之重,因為DNA較好的穩定性,容易在生產過程中形成殘留,而最終的生物制品應用到人類疾病預防和治療時,會帶來不可控的危險因素。對于病毒載體在生產過程中產生的核酸,現在大多選擇核酸酶進行去除。

 

近岸蛋白質提供GMP條件下生產的全能核酸酶(BenzoNuclease),無動物源性,無氨芐青霉素,可高效降解單鏈、雙鏈、線性、環狀、超螺旋等任何形式的DNA及RNA。質量、性能、供貨能力可靠,并已完成FDA DMF備案,可以滿足藥物申報的規范。同時提供高性能配套全能核酸酶殘留檢測試劑盒(檢測范圍0.014-10ng/ml),靈敏度高。

 

CAR-T細胞擴增

不管是原代T細胞還是通過基因修飾獲得的CAR-T細胞,都需要進行大規模的體外擴增,才能獲得達到后續環節以及治療所需劑量。

 

01GMP級細胞因子IL-2/IL-7/IL-15

已有大量文獻指出,細胞因子IL-2/IL-7/IL-15在T細胞增殖、T細胞亞群的生長以及提高CAR-T產品療效和持久性方面發揮重要作用。

 

Hopkins B等人進行了一項實驗設計,研究不同組合IL-2、IL-7、IL-15對T細胞亞群生長的影響。結果表明,CD4+和CD8+ naïve T細胞分別在中等濃度的IL-2和IL-7組合以及IL-7作用下可以有效生長。CD4+和CD8+記憶細胞分別在中等濃度IL-2和IL-15組合以及中等濃度IL-7和IL-15組合中有利[3]。Coppola C等研究結果表明IL-2和IL-7在促進活化的CD4+ T細胞的最佳增殖和存活方面存在協同作用[5]。

 

近岸蛋白提供GMP級IL-2/IL-7/IL-15細胞因子產品,且已通過FDA DMF備案。如果您使用了近岸蛋白的DMF備案系列產品并需要引用DMF編號,點擊下方按鈕提出授權申請,我們收到申請后,將向FDA提供DMF授權書。

 

 

產品數據展示(以GMP-CD47,Recombinant human IL-7為例):

(1)活性數據

Measured in a cell proliferation assay using PHA-activated human peripheral blood lymphocytes (PBL). The ED50 for this effect is 168.10 pg/ml.The specific activity of Recombinant human IL-7 is > 1.0 × 108 IU/mg, which is calibrated against human IL-7 WHO International Standard (NIBSC code: 90/530)

 

(2)批間穩定性數據

Recombinant human IL-7 stimulates proliferation of PHA-activated human peripheral blood lymphocytes.The ED50 for this effect is 168.10 pg/ml.The specific activity is > 1.0 × 108 IU/mg.Three independent lots were tested for activity and plotted on the same graph to show lot-to-lot consistency of IL-7.

CAR-T細胞質量監控

目前,細胞治療產品的質量控制分為四個大的方面,分別為安全性、純度、效力以及均一性,這些質量控制會貫穿CAR-T生產的各個階段。

 

其中CAR-T的均一性和純度主要指目標細胞(CAR陽性T細胞)所占的比例。目前有針對CAR不同結構區域的檢測方法,包括針對CAR抗原結合位點的(如CD19抗原或抗scFv抗體),和針對輕鏈或鉸鏈區的(如抗Fab抗體或Protein L)。

 

近岸蛋白提供CARTEST® Human CD19-PE Kit可用于CAR陽性率檢測。此方法利用抗原-抗體特異性反應,可有效降低使用Protein L檢測ScFv存在假陽性率高的問題,使得數據更加真實可靠。

CARTEST®Human CD19-PE Kit detects the positive rate of anti-CD19 CAR-CHO cells.Add 5 µL of CD19-PE solution to a suspension of 5×105cells to be tested, and incubate at 2-8°C in the dark for 30 minutes. a) Staining results of CAR-negative cells, with a false positive rate of less than 0.5%; b) Staining results of CD19-CAR-positive cells, with a positive rate of more than 98%.

 

此外,近岸蛋白還可以提供多種類型的CAR-T陽性率檢測試劑盒和靶點抗原,可用于CAR-T陽性率檢測。

 

CAR-T陽性率檢測試劑盒:

Cat. No. Size Product Name
CT19P 25T/100T CARTEST® Human CD19-PE Kit
CT20P 25T/100T CARTEST® Human CD20-PE Kit
CTBCMA6 25T/100T CARTEST® Human BCMA-647 Kit
CTBCMAA 25T/100T CARTEST® Human BCMA-APC Kit
CTBCMAP 25T/100T CARTEST® Human BCMA-PE Kit
CTMSLN6 25T/100T CARTEST® Human MSLN-647 Kit
CTMSLNA 25T/100T CARTEST® Human MSLN-APC Kit
CTMSLNP 25T/100T CARTEST® Human MSLN-PE Kit

 

CAR-T靶點抗原:

BCMA

CD123

CD19

CD20

CD22

CD30

CD33

CD38

CD7

CD70

Claudin 18.2

GPC3

EGFR

EGFR vIII

EpCAM

FOLR1

FAP

HER2

MSLN

MUC1

MUC16

NKG2D Ligands

ROR1

PSMA

 

CAR-T細胞回輸

最終,經質量監控合格達到足夠數量的的CAR-T細胞,經過最后的末端工藝以及細胞凍存,即可回輸病人體內。

 

以上便是常規CAR-T細胞產品的簡易制備流程。無論使用何種制造模式,成功的CAR-T細胞生產依賴于整體流程的優化。其中所用原料/輔料的合規、高品質十分重要。近岸蛋白提供符合CAR-T臨床制備需求的一系列GMP產品,包括GMP級重組CD3抗體/CD28抗體、GMP級CD3/CD28 beads、GMP級mRNA原料酶、GMP Cas9/AaCas12bMax/enCas12hf/enCas12Ultra蛋白、GMP級全能核酸酶、GMP級細胞因子(如IL-2/IL-7/IL-15)等,歡迎垂詢!

 

推薦產品匯總

Cat. No.

Product Name

GMP-A018

Recombinant anti-Human CD3 mAb

GMP-A063

Recombinant anti-Human CD28 mAb

GMP-B016

anti-Human CD3/CD28 Beads

GMP-C013

Recombinant Human IL-2,DMF Filed

GMP-CD66

Recombinant Human IL-2

GMP-CD47

Recombinant Human IL-7,DMF Filed

GMP-C086

Recombinant Human IL-7

GMP-C016

Recombinant Human IL-15,DMF Filed

GMP-CC45

Recombinant Human IL-21

GMP-1647

Tscm Expander® 記憶T干細胞擴增因子

GMP-CH38

NovoNectin® GMP Grade

GMP-1701

Cas 9 Nuclease, GMP Grade

GMP-E375

AaCas12bMax

E385

AaCas12hf

GMP-E393

AaCas12UItra

M017

T7 Endonuclease I

E369

sgRNA In Vitro one-step Transcription Kit

E399

Universal sgRNA In Vitro one-step Transcription Kit

GMP-1707

BenzoNuclease® 全能核酸酶

PA018

BenzoNuclease® ELISA Kit

CT19P

CARTEST®  Human CD19-PE Kit

 

參考文獻

[1] Kamilla Swiech, et al. Chimeric Antigen Receptor T Cells Development and Production.

[2] Xu Y, Zhang M, Ramos CA, Durett A, Liu E, Dakhova O, Liu H, Creighton CJ, Gee AP, Heslop HE, Rooney CM, Savoldo B, Dotti G. Closely related T-memory stem cells correlate with in vivo expansion of CAR.CD19-T cells and are preserved by IL-7 and IL-15. Blood. 2014

[3] Li C, Mei H, Hu Y. Applications and explorations of CRISPR/Cas9 in CAR T-cell therapy. Brief Funct Genomics. 2020

[4] Mcclure C , Cole K , Wulff P , et al. Production and Titering of Recombinant Adeno-associated Viral Vectors[J]. J Vis Exp, 2011(57).

[5] Hopkins B, Fisher J, Chang M, Tang X, Du Z, Kelly WJ, Huang Z. An In-Vitro Study of the Expansion and Transcriptomics of CD4+ and CD8+ Naïve and Memory T Cells Stimulated by IL-2, IL-7 and IL-15. Cells. 2022

[6] Coppola C, Hopkins B, Huhn S, Du Z, Huang Z, Kelly WJ. Investigation of the Impact from IL-2, IL-7, and IL-15 on the Growth and Signaling of Activated CD4+ T Cells. Int J Mol Sci. 2020
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