Des chercheurs pionniers dans la production de cellules CAR-T à l’aide d’un bioréacteur microfluidique à haute densité

Les chercheurs ont développé une nouvelle méthode capable de produire des doses cliniques de lymphocytes T autologues viables du récepteur d’antigène chimérique (CAR) dans une ultra-petite puce microfluidique automatisée en système fermé, à peu près de la taille d’un paquet de cartes.

L’équipe du groupe de recherche interdisciplinaire (IRG) Critical Analytics for Manufacturing Personalized-Medicine (CAMP) de l’Alliance Singapour-MIT pour la recherche et la technologie (SMART), l’entreprise de recherche du MIT à Singapour, a collaboré avec des chercheurs de la Duke-NUS Medical School (Duke -NUS), Institut de biologie moléculaire et cellulaire (IMCB) de l’Agence pour la science, la technologie et la recherche (A*STAR), KK Women’s & Children’s Hospital (KKH) et Singapore General Hospital (SGH).

Cette méthode est la première fois qu’un microbioréacteur est utilisé dans la production de produits de thérapie cellulaire autologue. Plus précisément, la nouvelle méthode a été utilisée avec succès pour fabriquer et développer des cellules CAR-T aussi efficaces que les cellules produites à l’aide de systèmes existants dans un encombrement plus réduit et moins d’espace, et en utilisant moins de nombres de cellules d’ensemencement et de réactifs de fabrication de cellules.

Cela pourrait conduire à des méthodes plus efficaces et plus abordables pour étendre la fabrication de thérapies cellulaires autologues, et pourrait même potentiellement permettre la fabrication de cellules CAR-T sur le lieu d’intervention en dehors d’un laboratoire, comme dans les hôpitaux et les services.

La fabrication de thérapies cellulaires CAR T nécessite l’isolement, l’activation, la modification génétique et l’expansion des propres lymphocytes T d’un patient pour tuer les cellules tumorales lors de la réinjection chez le patient.

Malgré la façon dont les thérapies cellulaires ont révolutionné l’immunothérapie contre le cancer, avec certains des premiers patients ayant reçu des thérapies cellulaires autologues en rémission depuis plus de dix ans, le processus de fabrication des cellules CAR-T est resté incohérent, coûteux et long.

Il peut être sujet à la contamination, sujet à l’erreur humaine, et nécessite l’ensemencement d’un nombre de cellules peu pratique pour la production de cellules CAR-T à plus petite échelle. Ces défis créent des goulots d’étranglement qui limitent à la fois la disponibilité et l’abordabilité de ces thérapies malgré leur efficacité.

Dans un article intitulé « Processus de microbioréacteur à haute densité conçu pour la fabrication automatisée de cellules CAR T au point d’intervention » publié dans Nature Ingénierie biomédicaleles chercheurs du CAMP détaillent leur avancée : les lymphocytes T primaires humains peuvent être activés, transduits et étendus à des densités élevées dans une puce microfluidique automatisée en système fermé de deux millilitres pour produire plus de 60 millions de lymphocytes T CAR provenant de donneurs atteints de lymphome, et plus de 200 millions de cellules CAR T provenant de donneurs sains.

Les cellules CAR T produites à l’aide du microbioréacteur sont aussi efficaces que celles produites à l’aide de méthodes conventionnelles, mais avec un encombrement plus réduit, moins d’espace et moins de ressources. Cela se traduit par une baisse du coût des produits fabriqués (COGM) et potentiellement par une baisse des coûts pour les patients.

Avec des taux d’expansion élevés des lymphocytes T, un nombre total similaire de lymphocytes T pourrait être obtenu avec une période de culture plus courte dans le microbioréacteur (sept à huit jours) par rapport aux plaques de culture perméables aux gaz (12 jours), ce qui pourrait potentiellement raccourcir les temps de production de 30 à 30 jours. 40%.

Les chercheurs ont démontré que les cellules CAR T provenant du bioréacteur microfluidique et des plaques de culture perméables aux gaz ne présentaient que des différences subtiles dans la qualité cellulaire. Les cellules étaient également fonctionnelles pour tuer les cellules leucémiques lorsqu’elles ont été testées sur des souris.

« Cette nouvelle méthode suggère qu’une miniaturisation spectaculaire de la production de thérapies cellulaires autologues de génération actuelle est réalisable, avec le potentiel d’atténuer considérablement les limitations de fabrication de la thérapie cellulaire CAR-T. Une telle miniaturisation jetterait les bases de la fabrication au point d’intervention de Cellules CAR T et diminuer l’empreinte des « bonnes pratiques de fabrication » (BPF) requise pour la production de thérapies cellulaires, qui est l’un des principaux moteurs du COGM », a déclaré Wei-Xiang Sin, chercheur scientifique chez SMART CAMP et premier auteur de l’article. .

Notamment, le microbioréacteur utilisé dans la recherche est un système automatisé et fermé basé sur la perfusion avec la plus petite empreinte par dose, le plus petit volume de culture et le plus petit nombre de cellules d’ensemencement, ainsi que la densité cellulaire et le niveau de contrôle de processus les plus élevés possibles.

Ces microbioréacteurs, auparavant utilisés uniquement pour les cultures de cellules microbiennes et mammifères, ont été initialement développés au MIT et ont été développés jusqu’à la production commerciale par Millipore Sigma.

Le petit nombre de cellules de départ requis, par rapport aux plus grandes plates-formes de fabrication automatisées existantes, signifie que de plus petites quantités de billes d’isolement, de réactifs d’activation et de vecteurs lentiviraux sont nécessaires par cycle de production.

De plus, des volumes de milieu plus petits sont nécessaires (au moins dix fois inférieurs à ceux des systèmes de culture automatisés plus grands) en raison du volume de culture extrêmement petit (2 millilitres ; environ 100 fois inférieur à celui des systèmes de culture automatisés plus grands), ce qui contribue à des réductions significatives de la quantité de réactifs. coût. Cela pourrait bénéficier aux patients, en particulier aux patients pédiatriques dont le nombre de lymphocytes T est faible ou insuffisant pour produire des doses thérapeutiques de lymphocytes CAR-T.

“Cette avancée dans la fabrication de thérapies cellulaires pourrait à terme offrir une plate-forme au point d’intervention qui pourrait augmenter considérablement le nombre de créneaux de production de cellules CAR-T, réduisant ainsi les temps d’attente et le coût des produits de ces médicaments vivants, rendant ainsi la thérapie cellulaire plus accessible aux utilisateurs. les masses”, a déclaré Michael Birnbaum, co-chercheur principal principal au SMART CAMP, professeur agrégé de génie biologique au MIT et co-auteur correspondant de l’article.

“L’utilisation de bioréacteurs à échelle réduite pourrait également faciliter les études d’optimisation des processus, notamment pour différents produits de thérapie cellulaire.”

À l’avenir, SMART CAMP travaillera sur d’autres systèmes d’échantillonnage et/ou d’analyse d’ingénierie autour du microbioréacteur afin que la production de CAR-T puisse être réalisée avec une main-d’œuvre réduite et en dehors d’un laboratoire, facilitant potentiellement la fabrication décentralisée au chevet du patient des cellules CAR T.

SMART CAMP cherche également à optimiser davantage les paramètres du processus et les conditions de culture afin d’améliorer le rendement et la qualité des cellules pour une utilisation clinique future.