新加坡麻省理工學(xué)院研究與技術(shù)聯(lián)盟(SMART)的制造個(gè)性化醫(yī)學(xué)關(guān)鍵分析(CAMP)跨學(xué)科研究小組的研究人員開發(fā)了一種檢測(cè)間充質(zhì)基質(zhì)細(xì)胞中外來微生物污染的新方法(MSC)培養(yǎng)，確保對(duì)用于患者的細(xì)胞治療產(chǎn)品進(jìn)行快速準(zhǔn)確的測(cè)試。與效率較低的終點(diǎn)測(cè)試相比，利用機(jī)器學(xué)習(xí)近乎實(shí)時(shí)地預(yù)測(cè)培養(yǎng)物是清潔還是污染，這種突破性方法可用于細(xì)胞制造過程。

近年來，細(xì)胞療法已成為各種疾病、損傷和疾病的重要治療選擇。通過將健康的人體細(xì)胞轉(zhuǎn)移到患者體內(nèi)以治愈或替換受損細(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越大的希望。隨著細(xì)胞療法的進(jìn)步和挽救更多生命的潛力，研究人員繼續(xù)改進(jìn)細(xì)胞培養(yǎng)制造方法和工藝，以確保這些產(chǎn)品供患者使用的安全性、效率和無菌性。

CAMP開發(fā)的異常檢測(cè)模型是一種快速、無標(biāo)記的過程分析技術(shù)，用于檢測(cè)細(xì)胞培養(yǎng)物中的微生物污染。該團(tuán)隊(duì)的研究在最近發(fā)表在《細(xì)胞療法》雜志上的口頭摘要“工藝開發(fā)和制造：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)”中進(jìn)行了解釋。

機(jī)器學(xué)習(xí)模型是通過首先從一系列不同培養(yǎng)條件的MSC培養(yǎng)物中收集無菌細(xì)胞培養(yǎng)基樣品而開發(fā)的。一些收集的樣本在不同的菌落形成單位中加入了不同的細(xì)菌菌株，這是對(duì)測(cè)試樣本中微生物估計(jì)濃度的測(cè)量。用紫外-可見光譜法獲得無菌樣品、未加標(biāo)樣品和加標(biāo)細(xì)菌樣品的吸收光譜，并將無菌樣品的光譜用于訓(xùn)練機(jī)器學(xué)習(xí)模型。用無菌和加標(biāo)細(xì)菌的混合物測(cè)試模型，證明了該模型在準(zhǔn)確預(yù)測(cè)無菌性方面的性能。

“這一發(fā)現(xiàn)的實(shí)際應(yīng)用是廣泛的。當(dāng)與在線技術(shù)相結(jié)合時(shí)，該模型可用于持續(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，”與Derrick合作的SMARTCAMP的主要作者兼研究工程師ShruthiPandiChelvam說SMARTCAMP首席研究員Yong和StacySprings介紹了這種方法的開發(fā)。“因此，GMP設(shè)施可以在閉環(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)行無菌測(cè)試。最后，接受細(xì)胞療法作為治療一部分的患者可以放心，產(chǎn)品已經(jīng)過徹底的安全性和無菌性評(píng)估。”

在細(xì)胞療法制造過程中，這種異常檢測(cè)模型可用于在幾分鐘內(nèi)檢測(cè)細(xì)胞培養(yǎng)物中是否存在外來微生物污染。這種過程中的方法可以幫助節(jié)省時(shí)間和資源，因?yàn)槭芪廴镜呐囵B(yǎng)物可以立即被丟棄和重建。這種方法提供了一種快速替代傳統(tǒng)無菌測(cè)試和其他微生物細(xì)菌檢測(cè)方法的方法，通常需要幾天時(shí)間，而且?guī)缀蹩偸窃诔善飞线M(jìn)行。

“我們?cè)谖⑸锂惓z測(cè)中越來越多地采用機(jī)器學(xué)習(xí)，使我們能夠開發(fā)出一種獨(dú)特的測(cè)試，可以快速執(zhí)行過程中的污染監(jiān)測(cè)，這標(biāo)志著在進(jìn)一步簡(jiǎn)化細(xì)胞療法制造過程方面向前邁出了一大步。除了在患者輸注之前確保細(xì)胞產(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?yàn)樗试S在培養(yǎng)物受到污染時(shí)決定性地重新啟動(dòng)和停止批次，“YieHouLee補(bǔ)充道，智能營(yíng)地。

展望未來，CAMP旨在開發(fā)一個(gè)過程監(jiān)控管道，其中這種異常檢測(cè)模型可以與一些正在開發(fā)的內(nèi)部在線技術(shù)集成，這將允許使用生物反應(yīng)器進(jìn)行定期培養(yǎng)分析。這將為在連續(xù)培養(yǎng)監(jiān)測(cè)中進(jìn)行進(jìn)一步的長(zhǎng)期實(shí)驗(yàn)研究提供可能性。

主要作者ShruthiPandiChelvam還獲得了早期專業(yè)人士摘要獎(jiǎng)，該獎(jiǎng)項(xiàng)頒發(fā)給三位杰出學(xué)者，摘要通過盲法同行評(píng)審過程進(jìn)行評(píng)分。該研究還被接受在2022年國(guó)際細(xì)胞和基因治療學(xué)會(huì)(ISCT)會(huì)議上進(jìn)行口頭報(bào)告，該會(huì)議是細(xì)胞和基因治療領(lǐng)域享有盛譽(yù)的盛會(huì)。

“這種基于團(tuán)隊(duì)的跨學(xué)科技術(shù)開發(fā)方法解決了細(xì)胞療法制造中的關(guān)鍵瓶頸——包括允許間歇性或在線監(jiān)測(cè)看似合理的外來劑污染的快速安全評(píng)估——是SMARTCAMP研究目標(biāo)的標(biāo)志，”補(bǔ)充道麻省理工學(xué)院的KrystynVanVliet是研究副總裁、副教務(wù)長(zhǎng)、材料科學(xué)與工程教授，并與新加坡國(guó)立大學(xué)教授HanryYu共同領(lǐng)導(dǎo)SMARTCAMP。

該研究由SMART進(jìn)行，并得到新加坡國(guó)家研究基金會(huì)(NRF)的卓越研究和科技企業(yè)(CREATE)計(jì)劃的支持。該研究與來自自體細(xì)胞治療綜合制造計(jì)劃的團(tuán)隊(duì)合作，該計(jì)劃是新加坡細(xì)胞治療先進(jìn)制造計(jì)劃的姊妹計(jì)劃之一，CAMP是其中的一部分，以幫助開發(fā)自動(dòng)采樣系統(tǒng)。該技術(shù)將集成到異常檢測(cè)模型中。

CAMP是一個(gè)SMART跨學(xué)科研究小組，成立于2019年6月。它專注于更好地生產(chǎn)活細(xì)胞作為藥物或細(xì)胞療法的方法，為更多患者提供有希望和批準(zhǔn)的療法。CAMP的研究人員解決了一系列潛在細(xì)胞療法生產(chǎn)面臨的兩個(gè)關(guān)鍵瓶頸：關(guān)鍵質(zhì)量屬性(CQA)和過程分析技術(shù)(PAT)。利用新加坡和麻省理工學(xué)院的深入合作，CAMP發(fā)明并展示了從干細(xì)胞到免疫細(xì)胞的CQA/PAT能力。它的工作涉及從癌癥到組織退化的各種疾病，針對(duì)貼壁和懸浮細(xì)胞，無論有無基因工程。