新规试行,如何应对CGT的质量控制挑战?

导读: 如何建立全过程的质量控制体系?

细胞和基因治疗(CGT)已成为全球生物技术领域最受关注的新兴领域之一,正处于快速发展阶段。据公开数据显示,全球CGT市场规模预计到2025年将达到210亿美元。中国CGT行业受益于政策的支持,细胞与基因治疗领域的产业发展势头迅猛,市场规模呈指数级的增长,预计到2025年市场规模将达到26亿美元。


而随着细胞与基因治疗药物不断的发展,对产品质量提出了更高的要求。质量分析作为CGT产品走向商业化生产的重要关卡,对生产过程进行严格质量控制,是获得药物研究成功、保证患者安全的关键。


产品质控是关键


与传统生物药不同,细胞与基因治疗产品因其复杂性及特异性面临着前所未有的挑战,细胞和基因产品通常小批量生产,限制了可用于QC测试的最终产品的数量。此外,与可以长期储存的传统药物或生物制药产品相比,细胞和基因疗法是显著缩短保质期的活产品。


产品质控方法和质量标准的研究是创新基因治疗产品研发中的一个重要内容,是决定产品能否进入临床研究以及顺利上市的重要环节之一。其中,药典测试是标准化方法,是制造放行的基本要求。非药典测试是额外的分析方法,可能是某些产品的定制要求。在细胞和基因治疗制造中,非药典测试是一个重要的考虑因素,并且经常被证明是在产品和工艺开发阶段应该解决的技术瓶颈。


以下检测是药典规定细胞和基因治疗产品发布的最低安全要求:


支原体检测:支原体是细菌,是细胞培养中最常见的污染物之一。支原体可以通过受污染的试剂(例如动物血清)、受感染的细胞或由作为携带者的实验室人员引入培养物中。支原体污染可能不会引起可观察到的变化,除非使用专门的测试,否则不会被发现。最常见且经监管机构批准的测试是在肉汤或琼脂中培养支原体生长。该测试需要28天才能完成,并且是细胞和基因疗法中QC测试的一个重大瓶颈。


无菌测试:排除活微生物存在的“金标准”测试是在需氧和厌氧条件下培养14天后没有生长。培养用于治疗的人类细胞所需的丰富生长培养基可以成为培养可能从环境或操作者引入的细菌的理想培养基。微生物负载测试对于为患者提供安全产品至关重要。然而,检测一些低水平微生物所需的长潜伏期可能会导致患者获得治疗的显著延迟。


内毒素检测:细菌内毒素是细菌产生的热原,可引起发烧。这些化合物可能来自生产过程中的细菌污染,也可能来自使用细菌制造的组件。因此,用于人体的产品中的内毒素污染是一个重要的安全问题,在制造过程中应努力减少将内毒素引入治疗的可能性。


仅满足最低安全要求完全不足以实现产品发布。质量管理的目的是保障产品的安全性、有效性和质量稳定性。本文结合国家药监局药审中心发布的《体内基因治疗产品药学研究与评价技术指导原则(试行)》对体内基因治疗产品质量控制进行简要分析。


如何建立全过程的质量控制体系?


近年来,国际上药品质量管理的理念不断变化,从“药品质量是通过检验来控制的”到“药品质量是通过生产过程控制实现的”,再到现在奉行的“药品质量是通过良好的设计而生产出来的(质量源于设计(QbD))”。根据该指导原则,鼓励“质量源于设计”(QbD)理念,也就意味着从研发开始就要考虑产品的最终质量,充分考虑生产用物料和生产工艺对产品质量的影响,建立产品质量属性与临床安全性、有效性的相关性,持续进行工艺优化和质量提高,建立全过程的质量控制体系和全生命周期的管理理念。


根据研发的阶段或研究目的的不同,质量特性的研究应选用代表性工艺批次和适当生产阶段的样品作为研究对象,代表性批次如非临床研究批次、中试批次、关键性临床批次或商业化工艺批次等,生产阶段样品如起始原材料、生产中间品、原液和制剂等。原液和制剂之间若存在质量特性的差异,应分别取样进行分析。对于复核核酸载体,应对核酸载体、复核组分和最终复合物分别进行研究。


通过全面的质量研究确认产品的关键质量属性(Criticalqualityattributes,CQA)。质量研究一般选择先进、成熟且灵敏度满足分析需求的方法。由于分析方法本身可能存在的局限性,可考虑同时采用原理互补的不同方法进行研究。具体研究项目应根据产品的类型、作用机制和生产工艺决定,常见的质量研究项目包括(但不限于):鉴别、结构分析、生物学活性、纯度、杂质、含量、转染/感染效率、一般理化特性等。


鉴别和结构分析


对于病毒载体类产品,可分别从基因组、结构蛋白和完整病毒颗粒等不同水平对载体进行鉴别和结构研究。对于核酸类产品,需要对核酸序列的正确性和结构的完整性进行确认。对于核酸与化学递送材料/介质结合形成的递送复合物,建议对核酸分子、递送复合物的结构,以及核酸和递送复合物之间的相互作用进行研究。对于细菌载体类产品,建议对菌株的染色特性、镜下形态、菌落形态、培养特性等表型和生化特性进行研究。


生物学活性


生物学活性是反映产品质量和临床有效性的重要指标。上市阶段,需建立与产品体内作用机制相同或相关的生物学活性分析方法用于产品的功能活性研究。活性分析方法应考虑建立适当的活性对照品。


总纯度


在适用的情况下应对产品的总纯度水平进行评估,常见的检测方法包括紫外吸收法(如分析吸收度A260/A280比值)、HPLC法、SDS-PAGE法等。


杂质


杂质分为产品相关杂质和工艺相关杂质。相关杂质是在制造和储存期间形成的具有与所需产物不同活性、功效和安全性的分子变异体,包括空壳等包装缺陷的病毒或颗粒、聚集体、降解产物以及非超螺旋形式的质粒DNA等。工艺相关杂质来源于制造过程,例如细胞基质(包括残余的宿主细胞DNA、宿主细胞蛋白),细胞培养和发酵培养基的组分和添加物,以及下游工艺来源的杂质。具体检测方式可参阅指导原则或参考资料[2]。


含量


在以病毒为载体的基因治疗产品中,可通过诸如总颗粒数、基因组拷贝数、结构蛋白含量、感染性滴度或感染性颗粒数等检测确定病毒含量。总颗粒数和基因组滴度表示病毒的物理数量,为物理滴度;感染性滴度和转导滴度表示有生物活性病毒的数量,为生物滴度。非病毒载体的基因治疗产品的含量通常是指其中的质粒DNA含量。


其它特性分析


其他特性分析可能还包括如外观、澄清度、重要辅料含量、可见异物、不溶性微粒、pH值、渗透压、装量等。具体检验项目应基于产品类型、生产工艺、质量研究、稳定性和风险评估等确定,且符合现行版《中华人民共和国药典》相应的规定。


基因编辑技术的相关考虑


目前,各界对CRISPR-Cas、TALEN、ZFN、Meganuclease等基于酶的基因编辑技术的风险认知较为有限,且编辑酶在不同细胞内的编辑或剪切效果可能存在一定差异,而当前的研究方法对编辑或剪切效果的分析仍存在一定的局限性。因此,对于基于CRISPR-Cas、TALEN、ZFN、Meganuclease等编辑工具而设计的基因治疗产品,建议采用多种方法对编辑系统的风险进行全面的分析和评估。


小结


目前,监管机构已经认识到细胞和基因治疗产品的特殊需求,并致力于开发新的、灵活的方法来适应细胞和基因治疗。此外,行业也在通过分析方面的新创新来响应快速测试的需求。对于公司而言,与经验丰富的QC专业人员合作可以快速捋清要求,为QC测试预算适当的时间,并为产品做出正确的决定。


参考资料

[1]体内基因治疗产品药学研究与评价技术指导原则(试行)

[2]李永红,毕华,秦玺,等.基因治疗产品的质量控制分析方法及研究进展[J].药物分析杂志,2020(1):9.


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责任编辑:三七


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