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-麻省理工學院研究與技術聯(lián)盟(SMART)的跨學科研究小組(IRG)——麻省理工學院在新加坡的研究企業(yè)——的個性化醫(yī)療制造關鍵分析(CAMP)的研究人員開發(fā)了一種利用機器學習的新方法，可以在幾分鐘內(nèi)檢測間質基質細胞(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、無標記過程分析技術(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:間充質基質細胞培養(yǎng)中微生物污染的異常檢測》介紹了該團隊的研究。
該機器學習模型首先從一系列不同培養(yǎng)條件下的間充質基質細胞培養(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、未加標加菌樣品和加標加菌樣品的吸收光譜，并利用無菌樣品的光譜對機器學習模型進行訓練。用無菌和添加了細菌的混合樣本對模型進行測試，證明了該模型在準確預測無菌情況方面的性能。
“這一發(fā)現(xiàn)的實際應用是巨大的:當與在線技術相結合時，該模型可用于連續(xù)監(jiān)測在良好生產(chǎn)規(guī)范(GMP)設施中的生物反應器中生長的培養(yǎng)物。因此，GMP設備可以在閉環(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習，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)部在線技術相結合，這將允許使用生物反應器進行周期性培養(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會(ISCT)的口頭報告，這是細胞和基因治療領域的著名活動。
麻省理工學院的Krystyn Van Vliet和新加坡國立大學教授Hanry Yu共同領導了SMART CAMP，他補充說:“這種以團隊為基礎的跨學科技術開發(fā)方法解決了細胞治療制造中的關鍵瓶頸——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研究目標的一個標志?！?/p>
文章標題：ANOMALY DETECTION FOR MICROBIAL CONTAMINATION IN MESENCHYMAL STROMAL CELL CULTURE
