Part.01
细胞基因治疗产品概述
1.1 细胞治疗产品定义
细胞治疗产品是一种新型生物医药产品,通过对活细胞进行体外操作(包括分离、培养、扩增、基因修饰等),将它导入患者体内,以实现疾病的治疗、诊断或预防,其本质是“活的药物”。
国家药品监督管理局食品药品审核查验中心(CFDI)在《细胞治疗产品生产质量管理指南》[1] 中明确,细胞治疗产品是指“来源于人自体或异体的、经体外操作(包括但不限于分离、培养、扩增、基因修饰等)的细胞,回输或植入到患者体内,用于疾病治疗的制剂。”美国食品药品监督管理局(FDA)将它归类为“细胞和基因治疗产品”,强调它可能涉及基因的转移、重组或调控;欧洲药品管理局(EMA)则称之为“先进治疗医药产品”,明确包括基因治疗、体细胞治疗和组织工程产品。
1.2 细胞治疗产品分类
细胞治疗产品可分为两大类别:未经基因修饰的天然细胞产品及经过基因工程改造的基因修饰细胞产品。
1.2.1 未经基因修饰的细胞治疗产品
该类产品主要包括干细胞产品和免疫细胞产品两大类型,具体如下:
● 干细胞产品:间充质干细胞可用于免疫调节与组织修复,例如治疗骨关节炎、移植物抗宿主病(GVHD)等;造血干细胞可用于血液系统疾病治疗和免疫重建,如白血病移植;多能干细胞衍生产品包括诱导多能干细胞(iPSC)或胚胎干细胞(ESC)分化而来的视网膜细胞、心肌细胞等。
● 免疫细胞产品:肿瘤浸润淋巴细胞从肿瘤组织中分离、扩增后回输。
1.2.2 经过基因修饰的细胞治疗产品
这类产品可分为以下几类:
● 嵌合抗原受体 T 细胞(CAR-T):目前国内外已有上市产品,是细胞治疗领域的成功代表。通过基因工程技术为 T 细胞装上能识别肿瘤的“导航头”,用于肿瘤治疗;
● T 细胞受体 T 细胞(TCR-T):通过改造 T 细胞使它能够识别肿瘤内部的抗原;
● 基因修饰的造血干细胞:例如将正常基因导入患者自体造血干细胞(HSC),用于治疗地中海贫血、重症联合免疫缺陷等单基因遗传病;
● 其他基因修饰的细胞:如经过 iPSC 基因编辑及诱导分化细胞等。
1.3 细胞治疗产品质量管理特殊性
无论如何定义与分类细胞治疗产品,我们都能清晰发现,相比传统药物,细胞治疗产品具有更高的可变性及复杂性。欧美针对先进治疗药品(ATMP)颁布的法规明确提出,ATMP 是一类复杂产品,其风险因产品类型、起始物料的性质与特点、生产工艺复杂程度等因素而存在差异。由于产品类型、供者材料的性质与特点、生产工艺复杂程度各不相同,生产过程中使用的生物材料和 / 或复杂的操作步骤(如细胞培养、细胞功能改变等),均可能导致不同程度的变异性。细胞治疗产品的复杂程度各异,风险也因此有所不同。
以 CAR T 细胞治疗产品为例,其主要成分为细胞,属于“活的药物”,无法通过终端灭菌、除菌过滤、微生物去除或灭活等方式处理,污染和交叉污染的风险较高;生产所用的起始原材料(供者材料)来源多样,包括自体、同种异体等;采集过程(如血细胞单采、从肿瘤组织中分离浸润淋巴细胞)和制备工艺(如细胞筛选纯化、抗原孵育、体外活化、基因修饰或编辑等)较为复杂;生产工艺涉及细胞纯化、转导、清洗等多道工序,不同工序的细胞组分及特性存在明显差异,并非单一细胞库的直接增殖;可能出现多批次同步同阶段生产的情况,混淆及差错风险较高,且一旦发生混淆,后果严重,制备失败或延迟可能导致受试者无法按计划接受治疗;自体来源的产品具有高度个性化特点,生产批量较小,生产及制剂过程以满足自体回输剂量为核心目标,因此难以获取大批量产品或样品用于检验及留样,且对取样和检验的时效性要求较高,尤其是自体细胞治疗产品属于定制化生产,患者的具体情况决定了制备及检验过程的时间要求;同时,细胞样品对温度环境较为敏感,常温保存时限较短,这对取样操作以及取样后的样品处理和保存提出了更高要求。
因此,为确保细胞治疗产品的质量符合预期治疗要求,应基于质量风险管理理念,采用基于风险的方法(Risk Based Approach),从起始物料开始,充分评估全过程的生产工艺、批量及固有变异性,建立一套以保证产品质量(quality)、安全性(safety)、有效性(efficacy)及可追溯性(traceability)为基础的质量控制体系,这一点非常重要,如图 1 所示 [2]。
图 1 自体 CAR-T 细胞治疗产品生命周期质量管理闭环流程示意图
通过运用质量风险管理工具,深入进行质量研究和多批次数据积累,对产品全生产周期内的各类风险定期进行识别,开展相应的质量风险评估,制定风险控制策略并输出质量控制措施,且持续更新完善,确保该类药品的质量风险处于受控状态,从而实现产品质量符合预定用途。
Part.02
QTPP、CQA、CPP 及 CMA 的建立
产品生产工艺建立在充分研究与理解的基础之上。在产品工艺研究过程中,需不断深化对整体工艺的理解,识别潜在风险和积累实践经验,进而制定与之相适宜的质量控制策略,以确保工艺的相对稳定,最终保障产品质量符合治疗预期。
ICH Q8 将产品目标概况(QTPP :Quality TargetProduct Profile)定义为“基于对药品的安全性和有效性考虑,应能达到的最佳药品质量特性的预期目标”。QTPP 聚焦产品的安全性、鉴别、含量、纯度等核心维度,它明确了产品必须具备的关键特性,从而确保产品能够安全、可重复地实现最终产品标签所承诺的治疗效果。QTPP 一般应在产品开发早期予以定义,然后可随着知识体系的拓展而进行更新。一旦产品获得批准,QTPP便成为产品持续质量提升过程的基础,因此对整个产品生命周期具有至关重要的意义。QTPP的典型内容可分为:
● 药品设计:广义上指的是对药品物理描述属性的说明;
● 药品质量属性:质量属性是与产品质量相关的产品特性或特征,可定义为与药品安全、鉴别、含量、纯度、效价或质量相关的属性。
CQA 的识别是一项多学科工作,应整合科学出版物、临床前和临床数据等信息来源,并结合正式的风险评估开展。CQA 指“物理、化学、生物或微生物属性或特征,应处于适当的限度、范围或分布内,以确保最终产品质量”。遵循 ICH Q9 中概述的原则,采用“发生的可能性与危害的严重程度联系起来的定性或定量过程”的风险分析方法(如 FEMA 分析)来识别 CQA并定期审查,同时结合预期疾病适应症和临床环境的知识更新进行动态调整。
直接影响 CQA 的工艺参数被确定为关键工艺参数(CPP:Critical Process Parameter)。应根据工艺输入(包括起始材料、原材料、可控参数、使用设备及相关活动或工艺)和工艺输出(工艺性能和产品质量属性)来描述生产流程;通过对工艺开发过程中获取的数据进行统计学分析,理解并识别影响产品质量的变量来源;全面梳理工艺流程,评估所有变量的影响及参数间的相互关系,以识别关键工艺。在充分评估并理解参数和质量属性的关系后,明确工艺参数与关键质量属性的关联,即可初步制定产品生产相关的工艺 CPP。
生产过程中使用的物料是影响产品 CQA 的另一重要风险来源。制定物料控制策略的第一步是明确物料种类及在各工艺环节的用途;在识别出所有相关物料后,需对它们进行评估,以确定哪些属于与产品 CQA 相关的关键物料。在对每一项关键物料进行充分评估后,需进一步识别其关键质量属性(CMA)并实施相应控制,从而确保产品能够达到预期的质量属性要求。
在建立产品关键质量属性(CQA)与关键工艺参数(CPP)、关键物料属性(CMA)之间的关联,并经评估明确产品的 CQA、CPP 和 CMA 清单后,后续可进一步确定和制订总体控制策略,如图 2 所示 [3]。
图 2 基于产品和工艺的质量控制策略示意图(来自 :PDA TR81)
Part.03
质量控制策略制定
控制策略是质量管理的综合体,一般包含工艺参数控制、物料属性控制、过程控制和测试控制四个维度以CART 细胞治疗产品为例,经过 CQA、CPP、CMA 的评估确认,制定的质量控制策略如图 3 所示。
图 3 CAR T 细胞治疗产品质量控制策略
3.1 工艺参数控制
针对关键工艺参数的实施管控主要包括以下方面:
● 医疗机构端采集细胞参数控制:应依据细胞产品的开发工艺制定细胞采集标准,确保采集的细胞符合后续生产要求;
● 产品生产端工艺控制:细胞分选步骤的磁珠添加比例;病毒转导中 MOI 值(感染复数 Multiplicity ofinfection)或类似方法的控制;细胞扩增培养温度及CO2 浓度的控制;工艺杂质去除的洗涤程序参数设置;
● 运输过程控制:供者材料应按工艺要求的温度运输(例如部分细胞产品工艺要求单采血维持在 2℃ ~8℃的冷链运输);最终制剂成品应依据各产品开发工艺选择适宜的运输温度范围(如干冰 / 液氮的深低温)[4]。
3.2 物料属性控制
物料属性控制具体涵盖以下内容:
● 生产用起始物料(供者材料)控制:细胞治疗产品生产过程中通常不包括病毒去除工艺或步骤,来源于供者材料中的传染病病原体无法通过现有细胞治疗产品的生产工艺去除,因此,需针对供者材料的提供人员建立传染病病原体筛查机制 [2,5],在医疗机构使用经批准的筛查试剂盒进行病原微生物检测,筛查结果须符合生产工艺对供者材料的要求;
● 生产用原辅料控制:细胞治疗产品生产中使用的基因转导及修饰系统是关键物料 [6],其工艺稳定性与质量可控性会影响细胞产品的安全性和有效性,因此应对基因转导及修饰系统的生产供应商(CDMO)进行供应商质量审计,以确保其生产全过程严格遵循 GMP 要求。需识别和评估细胞治疗产品生产过程所用物料中可能存在的外源因子安全性风险,确保生物来源物料无 TSE/BSE 及外源性因子污染风险。例如,细胞培养过程中使用的生物源性物质(如胎牛血清),需充分进行外源性因子安全性评价,以确保最终产品的安全;
● 生产用一次性无菌耗材控制:基于细胞治疗产品全程无菌生产的工艺特点,需确认和产品直接接触的关键性耗材的材质和相容性、一次性耗材的灭菌工艺验证情况,以及耗材生产环境是否满足产品对无菌、内毒素、可见异物及不溶性微粒等的控制要求。
3.3 过程控制
为保障细胞治疗产品生产的合规性与可控性,需从多方面实施管控,具体要求如下:
● 生产人员管理:对直接参与产品生产的人员进行无菌更衣培训及考核(AGQ: Aseptic GowningQualification)、无菌操作培训及考核(AQQ: AsepticOperation Qualification);
● 使用含有传染病病原体的供者材料生产细胞产品时,生产操作应在独立的专用生产区域内进行,并采用独立的空调净化系统,保持产品暴露的生产区域处于相对负压环境;
● 对于自体细胞治疗产品,因它为单人单批次定制生产,存在多批次同时生产的场景,在厂房设计及生产管理过程中应采取相应措施,以防止微生物污染及交叉污染。当同一生产区域内有多条相同生产线同时生产时,应基于风险评估对背景区域及单条生产线制定相应的环境监控策略;
● 根据工艺路线(如自体细胞治疗产品、异体细胞治疗产品等)的不同,生产规模差异较大(单批次可针对单一患者或多位患者),其生产区布局及工艺设备需依据相应工艺(采用密闭系统 / 非密闭系统等)及实际需求进行配置。
● 根据产品生产操作过程中使用密闭系统或非密闭系统的工艺特点,应在相应的洁净度级别下进行生产操作,以确保生产过程的操作环境可控;
● 环境监测:定期对生产操作环境的洁净度进行监测;对每批次直接操作产品的生产人员进行表面微生物监测;对在 B 级背景下 A 级区域进行的无菌开口操作,同步进行悬浮粒子及微生物监测等;
● 无菌操作工艺管理:定期对生产操作的全程无菌操作步骤进行培养基模拟试验(APS: Aseptic ProcessSimulation );对生产用无菌培养基的配制工艺进行无菌验证。
3.4 测试控制
需要根据取样目的、法规要求,结合产品及生产工艺特点(如连续生产工艺、单元化生产工艺等)制定《取样方案》,以指导生产过程中的取样监测和质量控制。
● 应满足相应产品质量标准中检测项目及检验方法的要求,确保选取合适的样品用于对应检项的检验。对于无菌检查、细菌内毒素检查等项目,原则上应尽可能在最终产品制剂完成后进行取样检测,以满足法规要求 [7] ;
● 结合生产工艺过程设计取样点,通过充分的风险评估与必要的质量研究,验证在适宜工序采集的代表性样品能够最大程度反映终产品特性,从而实现产品质量控制目标;
● 产品取样量应结合相应检验方法及产品 / 工艺特点制定适宜的标准,并需满足法规要求。对于取样量有限的场景,在条件许可时,可考虑采用小样本量检测方法进行检验,例如开发使用荧光定量 PCR 等高灵敏、低样本量的检验方法;
● 为避免污染,生产过程中的取样操作需在符合生产操作环境洁净度级别要求的条件下进行,以最大限度降低污染及交叉污染的风险;
● 对于取样样品,应具有清晰、明确的标识并可追溯,以避免混淆,包括同一生产批次内不同取样样品间的混淆、不同批次间样品间的混淆等情况;
● 取样操作过程中,需结合产品及工艺特点,选择适宜的取样器具及样品容器进行取样工作,且取样操作及取样后的样品处理、保存及检验均应符合相应样品的保存条件要求。建议考虑采用密闭体系的取样方式,同时需对取样方式进行样品代表性评估,并合理排除死体积等因素的干扰。
Part.04
结语
细胞治疗产品应在基于风险、可控且稳健的工艺基础上,通过风险评估,制定基于产品工艺及质量属性的全面质量控制策略(原材料、生产过程控制、生产环境、取样质量控制等),确保每剂产品均符合其预设的安全性、鉴别、纯度及效能标准,以保障患者用药安全。
参考文献
[1] 国家药品监督管理局食品药品审核查验中心. 细胞治疗产品生产质量管理指南(试行)[EB/OL]. (2022-10).
[2] 国家药品监督管理局食品药品审核查验中心. 药品GMP指南:第2版 无菌制剂 下册 生物制品(单抗)细胞治疗产品[M]. 北京:中国医药科技出版社,2023.
[3] PDA. Technical Report No. 81: Cell-based therapy controlstrategy[S]. Bethesda:Parenteral Drug Association,2019.
[4] 国家药品监督管理局药品审评中心. 免疫细胞治疗产品药学研究与评价技术指导原则(试行)[EB/OL]. (2022-05).
[5] 国家药品监督管理局药品审评中心. 人源性干细胞产品药学研究与评价技术指导原则(试行)[EB/OL]. (2023-04).
[6] 国家药品监督管理局药品审评中心. 体外基因修饰系统药学研究与评价技术指导原则(试行)[EB/OL]. (2022-05).
[7] 中国食品药品检定研究院. CAR-T细胞治疗产品质量控制检测研究及非临床研究考虑要点[EB/OL]. (2018-06-05).
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作者:王志刚、刘依宽、刘佳鑫
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