為了創(chuàng)造能使更多人受益的細(xì)胞療法，研究人員不斷完善細(xì)胞培養(yǎng)的制造方法和過(guò)程，以確保安全、高效和無(wú)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(gè)性化醫(yī)療制造關(guān)鍵分析(CAMP)的研究人員開(kāi)發(fā)了一種利用機(jī)器學(xué)習(xí)的新方法，可以在幾分鐘內(nèi)檢測(cè)間質(zhì)基質(zhì)細(xì)胞(MSC)培養(yǎng)物中是否存在微生物污染。與效率較低的終點(diǎn)檢測(cè)相比，異常檢測(cè)模型能夠預(yù)測(cè)培養(yǎng)物是否清潔或污染，并可用于細(xì)胞制造過(guò)程中，從而確保用于患者的細(xì)胞治療產(chǎn)品(CTP)的快速和準(zhǔn)確檢測(cè)。
- 細(xì)胞培養(yǎng)中潛在微生物污染的鑒定是細(xì)胞治療生產(chǎn)的一個(gè)組成部分，以確保其在患者使用前的安全性、無(wú)菌性和質(zhì)量
- 傳統(tǒng)的微生物檢測(cè)試驗(yàn)通常需要數(shù)天時(shí)間，通常以終端產(chǎn)品檢測(cè)的形式進(jìn)行，這可能與細(xì)胞治療產(chǎn)品的保質(zhì)期不相容，相比之下，CAMP開(kāi)發(fā)的模型只需幾分鐘，可以作為一種過(guò)程監(jiān)控或最終產(chǎn)品測(cè)試的形式進(jìn)行。
- 一旦發(fā)現(xiàn)早期，受污染的細(xì)胞培養(yǎng)物可以被丟棄，細(xì)胞治療產(chǎn)品的生產(chǎn)可以更早地重新開(kāi)始，從而提高整體成本和資源效率。
這一突破是簡(jiǎn)化細(xì)胞療法制造過(guò)程的重要一步。這種方法不僅可以確?；颊咻斠呵凹?xì)胞產(chǎn)品的安全性和無(wú)菌性，而且可以更快地替代通常需要幾天時(shí)間的傳統(tǒng)無(wú)菌檢查，而且對(duì)制造商來(lái)說(shuō)也更具成本效益，因?yàn)槿绻慌a(chǎn)品受到污染，可以停止生產(chǎn)并重新開(kāi)始生產(chǎn)。相關(guān)成果最近發(fā)表在著名期刊《細(xì)胞療法》(Cytotherapy)上。
近年來(lái)，細(xì)胞療法已成為各種疾病、損傷和疾病的重要治療選擇。通過(guò)將健康的人體細(xì)胞移植到患者體內(nèi)來(lái)治愈或替換受損的細(xì)胞，細(xì)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(lái)越大的希望。隨著細(xì)胞療法的進(jìn)步和拯救更多生命的潛力，研究人員繼續(xù)完善細(xì)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(wú)菌性供患者使用。
CAMP開(kāi)發(fā)的異常檢測(cè)模型是一種用于檢測(cè)細(xì)胞培養(yǎng)物中微生物污染的快速、無(wú)標(biāo)記過(guò)程分析技術(shù)(PAT)。最近發(fā)表在著名期刊《細(xì)胞療法》(Cytotherapy)上的一篇口頭摘要《工藝開(kāi)發(fā)與制造:間充質(zhì)基質(zhì)細(xì)胞培養(yǎng)中微生物污染的異常檢測(cè)》介紹了該團(tuán)隊(duì)的研究。
該機(jī)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(xì)胞培養(yǎng)物(MSC)中收集無(wú)菌細(xì)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(xì)菌菌株，這是對(duì)測(cè)試樣品中微生物估計(jì)濃度的測(cè)量。用紫外可見(jiàn)光譜法分別獲得無(wú)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(wú)菌樣品的光譜對(duì)機(jī)器學(xué)習(xí)模型進(jìn)行訓(xùn)練。用無(wú)菌和添加了細(xì)菌的混合樣本對(duì)模型進(jìn)行測(cè)試，證明了該模型在準(zhǔn)確預(yù)測(cè)無(wú)菌情況方面的性能。
“這一發(fā)現(xiàn)的實(shí)際應(yīng)用是巨大的:當(dāng)與在線技術(shù)相結(jié)合時(shí)，該模型可用于連續(xù)監(jiān)測(cè)在良好生產(chǎn)規(guī)范(GMP)設(shè)施中的生物反應(yīng)器中生長(zhǎng)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(duì)廢培養(yǎng)基中的細(xì)菌進(jìn)行無(wú)菌檢測(cè)。最后，接受細(xì)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(guò)了徹底的安全性和無(wú)菌性評(píng)估，”SMART CAMP的主要作者和研究工程師Shruthi Pandi Chelvam說(shuō)，他與SMART CAMP的主要研究人員Derrick Yong和Stacy Springs合作開(kāi)發(fā)了這種方法。
在細(xì)胞治療制造過(guò)程中，該異常檢測(cè)模型可以在幾分鐘內(nèi)檢測(cè)到細(xì)胞培養(yǎng)物中是否存在不定性微生物污染。這種過(guò)程中的方法可以節(jié)省時(shí)間和資源，因?yàn)楸晃廴镜呐囵B(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(wú)菌試驗(yàn)和其他微生物細(xì)菌檢測(cè)方法，通常需要幾天時(shí)間，幾乎總是在成品上進(jìn)行。
“我們?cè)谖⑸锂惓z測(cè)中越來(lái)越多地采用機(jī)器學(xué)習(xí)，這使我們能夠開(kāi)發(fā)一種獨(dú)特的測(cè)試，可以快速執(zhí)行過(guò)程中的污染監(jiān)測(cè)，這標(biāo)志著我們?cè)谶M(jìn)一步簡(jiǎn)化細(xì)胞治療制造過(guò)程方面邁出了巨大的一步。除了確?；颊咻斠呵凹?xì)胞產(chǎn)品的安全性和無(wú)菌性外，這種方法還為制造商提供了成本和資源效率，因?yàn)樗试S在培養(yǎng)物被污染時(shí)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(bǔ)充說(shuō)。
下一步，CAMP計(jì)劃開(kāi)發(fā)一種過(guò)程中監(jiān)測(cè)管道，將這種異常檢測(cè)模型與一些正在開(kāi)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(jìn)行周期性培養(yǎng)分析。這將為進(jìn)一步的、長(zhǎng)期的連續(xù)培養(yǎng)監(jiān)測(cè)實(shí)驗(yàn)研究提供可能性。
主要作者Shruthi Pandi Chelvam還獲得了“早期專(zhuān)業(yè)人士文摘獎(jiǎng)”，該獎(jiǎng)項(xiàng)專(zhuān)門(mén)頒發(fā)給三位杰出的學(xué)者，摘要通過(guò)盲審的方式評(píng)分。該研究還被接受為2022年國(guó)際細(xì)胞和基因治療學(xué)會(huì)(ISCT)的口頭報(bào)告，這是細(xì)胞和基因治療領(lǐng)域的著名活動(dòng)。
麻省理工學(xué)院的Krystyn Van Vliet和新加坡國(guó)立大學(xué)教授Hanry Yu共同領(lǐng)導(dǎo)了SMART CAMP，他補(bǔ)充說(shuō):“這種以團(tuán)隊(duì)為基礎(chǔ)的跨學(xué)科技術(shù)開(kāi)發(fā)方法解決了細(xì)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(cè)可能的偶然污染的快速安全評(píng)估——是SMART CAMP研究目標(biāo)的一個(gè)標(biāo)志?！?/p>
文章標(biāo)題：ANOMALY DETECTION FOR MICROBIAL CONTAMINATION IN MESENCHYMAL STROMAL CELL CULTURE
