截止至2021年10月，国内已有18款间充质干细胞（MSCs）治疗产品通过CDE的默示许可进入临床试验，但如何提高干细胞数量及质量，满足干细胞治疗产品临床应用的实际需求是干细胞产业化所面临的巨大挑战。

为应对这一挑战，干细胞大规模培养制备工艺是目前主要的应对解决方案。但无论是以多层“细胞工厂”为代表的平皿制造工艺，还是基于不同类型生物反应器细胞制造工艺，不同的制造工艺均有各自的局限性；而且规模化生产工艺不能简单的考虑细胞扩增数量，更应该关注扩增后干细胞质量能否保持均一性。

现有干细胞药品基于二维培养方式的CMC(chemistry, manufacturing, controls) 如何应对规模化制备所带来的生产工艺及质量控制的改变？

本文将对采用3D TableTrix® 微载片，结合3D FloTrix® 系列自动化生物反应器，干细胞大规模扩增CMC所需要考虑因素进行探讨。

【细胞治疗产品CMC的优化与变更】

细胞治疗产品的CMC以药学研究为主，主要包括生产工艺研究、质量控制研究、初步稳定性研究等资料。

CMC在细胞药物开发的不同阶段，其工作职能会有所不同。在IND申报之前，即细胞药物早期研发阶段（development），细胞生产工艺，质检分析方法和标准的建立，以及细胞产品的稳定性验证，CMC如何优化是这一阶段的主要工作内容。而在细胞治疗产品通过IND，进入临床试验阶段，CMC的工作内容则是工艺如何进行放大制造（manufacturing），用于临床试验的干细胞制剂不够了，重新制备生产新的批次干细胞制剂。

目前通过IND进入临床试验阶段的干细胞治疗产品生产工艺，大多采用传统培养瓶二维培养工艺，少量采用多层细胞工厂，MSCs细胞产量基本能满足I、II期临床试验需求。但干细胞治疗产品若通过NDA阶段，即便是采取多层细胞工厂的细胞制备方式，从CMC角度也只是进行优化，细胞产能仍不能满足临床及商业化的需求。而且细胞的不断制备再生产，需要反复对细胞质量进行批次间等效性验证，由于干细胞产品的批间差异可能较大，这会增加细胞的生产制备成本及质量的不稳定性风险。

【细胞大规模扩增CMC考虑因素】

采用细胞大规模制备生产工艺，则需考虑与传统制备方式的CMC区别在哪里、在哪个阶段变更及变更风险，如下图所示。

干细胞治疗产品的生产工艺一般包括上游培养工艺和下游的制剂工艺，涉及干细胞的复苏、扩增、传代、收获、分装、冻存、建库等一系列工艺步骤。采用3D TableTrix® 微载片及3D FloTrix®系列生物反应器进行干细胞大规模扩增所包括的CMC考虑因素，我们已在《干细胞3D微载体规模化生产工艺及质量控制》（上）一文中做了详细阐述，包括传统二维培养工艺与3D细胞培养工艺的衔接、MSCs在不同规格的生物反应器中进行连续动态扩增培养时所涉及的干细胞三维扩增培养工艺参数、干细胞经微载体大规模扩增后细胞收获及冻存等CMC关键要素。

3D FloTrix® 系列生物反应器在连续、密闭式的生产工艺基础上，可对干细胞产品的生产的全过程通过各种工艺控制参数的设定和数据监控，结合特定的细胞类型及工艺要求，形成定制化的CMC整体解决方案。通过干细胞的规模化扩增，提高单批次细胞产量，降低生产成本，减少因细胞反复制备所带来的批次间质量不稳定性风险。

作为细胞治疗产品CMC的重要组成部分，必须评价采用基于微载体的细胞规模化制备工艺对干细胞产品的安全性、特性、纯度和生物学活性等方面的影响，进行工艺变更前后的质量可比性研究。对于干细胞产品，可比性研究的内容应该覆盖到变更前后的原材料比对、工艺过程比对以及中间品/终产品的质量属性变化等。

华龛生物的3D微载体原材料选用药用辅料级别，3D TableTrix®微载片获得了国家药品监督管理局药品审评中心（CDE）药用辅料资质备案，同时也完成了美国FDA/DMF药用辅料资质备案。

基于3D TableTrix®微载片可降解的特性，为了保证降解后产物（微载体残留物、裂解液残留物）在最终的干细胞悬液中符合细胞制品的安全性标准，我们与第三方机构共同建立了检测微载体原料中特异氨基酸及裂解液中酶活性的残留物检测方法及标准。因此，从原材料的选择、残留检验方法和标准的建立均能满足监管层面对于细胞大规模扩增CMC中生产用原材料安全性的要求。

华龛生物3D FloTrix®的大规模干细胞制备工艺生产的MSCs质量评价标准，以传统二维细胞培养工艺的MSCs质量检测项目为基本要求，增加了微载体残留及裂解液残留检测、基因突变等作为细胞安全性评价指标，满足细胞治疗企业的企业质量标准及中检院的质量复核标准。我们已在《干细胞3D微载体规模化生产工艺及质量控制》（下）一文中对此做了详细阐述，在此不再赘述。

【结语】

细胞治疗产品随着制备生产各环节相关技术的更新、CMC也处在不断优化变更过程中。和其他药品一样，干细胞产品的制备工艺也会在生命周期中发生变更，这些变更的目的是对产品的工艺进行优化或提高质量。

采用基于可降解微载体的细胞规模化制备工艺进行工艺变更，按照国家药监局《已上市生物制品药学变更研究技术指导原则》（试行），属于重大变更，需要在原有干细胞二维制备工艺的基础上，进行工艺变更前后的质量和稳定性可比性研究，此外还需用新工艺制备细胞进行动物体内安全性评价，证明该变更不对干细胞产品的安全性、有效性和质量可控性产生不良影响。

细胞治疗产品由于其CMC的复杂性，建议在IND阶段最大限度的确定工艺，同时也要关注细胞治疗产品商业化生产后，基于确定工艺的细胞同时生产能否应对最大产能的挑战。

参考：

1. 《人源性干细胞产品药学研究与评价技术指导原则》（征求意见稿）:. http://www.cde.org.cn

2. 《干细胞3D微载体规模化生产工艺及质量控制》（上、下）：华龛生物公众号/干细胞者说公众号

【关于华龛生物】

北京华龛生物科技有限公司由清华大学医学院杜亚楠教授科研团队领衔创建，清华大学参股共建。核心技术源于清华大学的科技成果转化。其原创的3D FloTrix® 系列产品及配套工艺为细胞药物的规模化生产制备提供了整体解决方案，同时也是自主创新型可装载干细胞的注射型药用辅料产品。

华龛生物开发出的两款针对细胞药物制剂生产制备使用的药用辅料产品：明胶微载体和细胞用明胶微载片，已通过中检院质量评价及安全性评价，并获得2项国家药监局药用辅料资质（CDE审批登记号：F20210000003、F20210000496）。同时，该产品获得美国FDA DMF药用辅料资质（DMF：35481）。

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