有機構預計，細胞治療技術在未來二十年將進入快速成長期，為數百萬患者帶來治愈期望，而每年產值將可達數十億美元。為滿足高速增長的市場需求，已有多家制藥企業或設備供應商對治療性細胞上游生產技術平臺進行了全方位的革新和多技術的整合，隨著這些上游技術的成熟，每批次細胞產量預計將會達到數千至數萬億。
細胞數量的增加也意味著收獲體積的增加，即從目前的數十升到未來100L，甚至可能達1,000L，如此大體積的細胞收獲液需要濃縮、漂洗、制劑并低溫儲存、灌裝及凍存，這對目前的下游工藝技術（DSP）來講，會是不小的負擔，而每個操作單元微小的變化都有可能顯著影響產品的質量和收率，特別是高濃度的產品，下游工藝的選擇和優化至關重要。
治療性細胞生產目前及今后可能面臨的問題與單克隆抗體（MAb）相似。在90年代中期，單克隆抗體（MAb）的生產滴度降低（~100mg/L），DSP可達到較高的回收率和極低的產物損失，從而降低生產成本。而當生物反應器的mAb生產水平增加到了10g/L以上，DSP的局限性開始顯現出來。而治療性細胞生產批次的大小也會隨著市場需求的增加的提高，DSP定會經歷相似的瓶頸，故而必需探尋新的、可放大DSP技術。
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細胞治療產品及工藝要求
任何技術都必需為產品服務，所以要對DSP進行優化升級，必需先了解治療性細胞的產品要求。一般情況下，細胞治療產品用于臨床給藥時，其可接受的最低濃度為70%（理想為>85%），而臨床醫生在理想的操作下可回收>80%的活細胞。要達到如此高的活性，必需對細胞收獲后每一步下游操作中細胞活性的降低情況進行監測和控制。此外，還需考慮濃縮和漂洗等工藝的時間性問題，因為一般要求細胞在收獲的同一天進入冷藏保存，這樣才能最大限度地保證細胞的健康。
其它要求還包括可達到較寬的細胞濃度范圍（1x108-109cells/ml）和極高的殘留物清除水平，這就意味著DSP系統的工作體積應盡量低，并能達到較高的濃縮因子（Cf），且可保持細胞懸浮，以有效清洗。當進入后期臨床或商業化生產，需對DSP進行放大時，可使用特定的過程分析技術（PAT），進行實時數據采集，實現連續工藝監測，方便決策和產品質量控制。此外，出于商業利潤考慮，大規模生產更傾向于使用封閉系統，以將因污染導致的批次失敗風險降至最小。
在治療性細胞生產中，細胞濃縮和漂洗通常在收獲后立即進行。從上游工藝收獲的細胞一般會被濃縮40倍以上，再以純化緩沖液進行漂洗，以減低殘留物的水平，如血清和胰蛋白酶。制劑并調節細胞濃度，確保每劑終產品含有特定數量的細胞，最后灌裝凍存。整個工藝的每個操作單元都有特定的工藝要求，而整體上又取決于總收獲量、目標細胞濃度以及每批次總生產劑量。
在可放大的培養系統內進行治療性細胞的擴增和收獲需注意工藝的調節，包括降低污染風險、防止產品降解以及維持產品功能。細胞治療產品的純度必須極高，因其由人源細胞組成，并用于植入患者體內，所以必須符合特定的治療性標準。細胞治療產品用于臨床給藥時，需高于特定的最低活細胞數量標準，同時降低非活性細胞的比例（<20%）。
此外，細胞治療產品一般要求高細胞濃度，低給藥體積。所以，細胞治療DSP的一個主要挑戰是處理大體積的細胞懸液（100-1,000L），達到極高的細胞濃度和純度水平，以便凍存及給藥，同時保持每批次產品“準確”的一致性。目前用于臨床試驗的細胞治療產品濃度往往會有差異，且每劑量的灌裝體積都會有所不同。標準的差異性會顯著影響DSP流程，但先決條件是，濃縮步驟需達到極高的細胞密度，通常>25 x 107 cells/mL，某些情況下≤100 x 107 cells/mL，且即使在大規模生產條件下，也需使產品損失或質量變化最小化。
治療性細胞產品還應符合特定的終產品一致性、效力和純度，而最重要的是，必需安全。由于治療性細胞不能進行終滅菌（除菌過濾或輻照滅菌），DSP過程必需消除外源性污染物。使用封閉處理系統可降低外源性污染的風險，而可拋棄性產品的使用有助于消除與其它批次間交叉污染的風險。將單次使用技術與常規DSP操作進行整合，可顯著降低甚至消除污染。此外，單次使用技術也可節省時間，降低產品總成本（CoGs）。
工藝規模放大的另一個挑戰是細胞漂洗，去除各步工藝殘留物及雜質。按FDA對用于細胞治療的生物產品的要求，此類產品“如在細胞培養的任何階段使用了血清，其在終產品中的計算濃度不得超過1:1,000,000”。所以在DSP中，必須有效清除的殘留血清，使終血清濃度良好符合監管部門的預期標準。且在生產工藝設計時，需注意控制細胞的漂洗體積，以降低工藝時間，使細胞在整個過程中保持懸浮，理想狀況下呈分散的單個細胞。這樣，雜質就不會被“困在”細胞之間或不可逆地黏附在細胞上。而DSP系統需能有效避免死腔存在，這些區域會截留雜質，導致其進入終產品中。
技術簡介
傳統的濃縮和澄清工藝主要使用離心方法，包括小規模的實驗室開放式離心以及較大規模的封閉式批量離心。離心的缺陷在于操作繁瑣，污染風險大，且當待處理量較大時，需進行多輪次的反復操作，不僅耗時較長，成本也隨之提高。
也有公司將臨床血液處理設備運用到細胞治療領域，該類設備大多采用了一次性料液袋技術，可顯著降低工藝污染風險，并實現自動化。但其單次循環處理量通常低于1L，規模放大可行性較差。且有些系統只能進行濃縮，而無法兼容漂洗步驟。
目前治療性細胞生產由于上游工藝的限制，最終收獲體積通常不超過20-35L。當批次體積增加到商業生產規模時，上游工藝可能可產生100-1,000L的收獲體積，傳統技術很難再處理如此大的規模。為避免此類瓶頸出現，使用可放大的DSP勢在必行，在眾多已經試驗的方法中，切向流過濾（TFF）技術被認為是最有可能成為未來治療性細胞生產DSP的主流。
切向流過濾
在常規過濾中，料液流向與過濾器膜表面垂直，即死端過濾（DFF），DFF常用于除菌過濾及分離亞微粒分子，不適合處理含有大分子及全細胞的大體積料液。而在切向流過濾（TFF）中，料液沿膜表面切向泵過，過濾器膜兩側的壓力差（即跨膜壓TMP）驅動滲透性料液通過膜進入濾液一側。平面膜包和中空纖維組件是常用的切向流過濾形式，平面膜包通常會產生較高的系統滯留體積，且大規模處理產品通常沒有即用型的預滅菌形式，而細胞治療行業通常要求低系統滯留體積和可拋棄性使用。
中空纖維切向流過濾已成功應用于上千升細胞培養收獲液的蛋白處理工藝，但在蛋白澄清操作中通常使用較高的TMP，而在治療性細胞處理中，為保持較高的細胞活性及生物功能，需保持較低的剪切率和TMP，才能在達到高細胞濃度（60-100倍）和高回收率（>90%）的同時，維持高細胞活性（>90%）。此外，在漂洗操作中，需注意控制濾液流速，以有效漂洗細胞，將殘留物濃度降至1ppm以下，同時縮短工藝時間。
在大規模治療性細胞生產中，系統可整合單次使用型壓力傳感器，以監測關鍵的工藝變量，如濾液壓力及TMP。為精確測量液體流速，還可使用非侵入式流量傳感器。可拋棄型傳感器的使用將極大地增強過程分析技術在下游操作中的執行，從而支持質量源于設計（QbD）方法。
仕必純提供一體式設計的自動化TFF系統，系統已廣泛應用于蛋白藥物的生產，只需稍作調整，即可滿足治療性細胞生產中細胞產品的特殊要求。根據所選過濾器規格的不同，TFF可滿足較寬的處理量范圍，而且系統工作體積較低，所以，在研發階段，只需要少量的細胞原液即可使用系統進行試驗，從而節省起步成本。仕必純切向流過濾包括從研發到中試及生產的一系列系統，從研發階段獲取的工藝參數數據可直接規模放大用于中試及生產系統，維持工藝的一致性，從而確保產品質量。
而且，仕必純將切向流過濾與可拋棄型使用技術進行了完美的整合，推出了獨特的MBT流體處理系統，即將中空纖維過濾器與料液袋及管路進行預組裝和整體滅菌，形成完整的封閉工藝系統，既省去了DSP中流路構建和清洗的時間，又有效避免了污染的風險。MBT可根據實際處理量及工藝流程進行定制化設計，以最大限度地滿足應用需求。
展望
隨著治療性細胞每批次生產規模的提高和上游技術的成熟，下游工藝瓶頸逐漸顯現，特別是濃縮和漂洗操作。為滿足終產品質量要求，DSP平臺應盡可能靈活、高效、經濟。DSP需能處理含有數千萬至上億細胞的細胞懸液，同時達到較高的濃縮因子、產品純度并縮短處理時間。
TFF作為最新優化的技術，具有良好的可放大性，同時單批次可濃縮并漂洗100-1,000L的細胞懸液。仕必純TFF技術整合了單次使用傳感器，用于連續實時工藝監測，系統可靈活地處理不同規模的細胞收獲液，規模放大簡單，降低設備及操作成本。TFF極有可能成為細胞治療DSP的主要技術。