研究人員開創了一種檢測細胞培養物中微生物污染的新方法

新加坡麻省理工學院研究與技術聯盟(SMART)的制造個性化醫學關鍵分析(CAMP)跨學科研究小組的研究人員開發了一種檢測間充質基質細胞中外來微生物污染的新方法(MSC)培養，確保對用于患者的細胞治療產品進行快速準確的測試。與效率較低的終點測試相比，利用機器學習近乎實時地預測培養物是清潔還是污染，這種突破性方法可用于細胞制造過程。

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轉移到患者體內以治愈或替換受損細胞，細胞療法在有效治療癌癥、自身免疫性疾病、脊髓損傷和神經系統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挽救更多生命的潛力，研究人員繼續改進細胞培養制造方法和工藝，以確保這些產品供患者使用的安全性、效率和無菌性。

CAMP開發的異常檢測模型是一種快速、無標記的過程分析技術，用于檢測細胞培養物中的微生物污染。該團隊的研究在最近發表在《細胞療法》雜志上的口頭摘要“工藝開發和制造：間充質基質細胞培養中微生物污染的異常檢測”中進行了解釋。

機器學習模型是通過首先從一系列不同培養條件的MSC培養物中收集無菌細胞培養基樣品而開發的。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菌菌株，這是對測試樣本中微生物估計濃度的測量。用紫外-可見光譜法獲得無菌樣品、未加標樣品和加標細菌樣品的吸收光譜，并將無菌樣品的光譜用于訓練機器學習模型。用無菌和加標細菌的混合物測試模型，證明了該模型在準確預測無菌性方面的性能。

“這一發現的實際應用是廣泛的。當與在線技術相結合時，該模型可用于持續監測在良好生產規范(GMP)設施中的生物反應器中生長的培養物，”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。“因此，GMP設施可以在閉環操作下以更少的人力更快地對廢培養基中的細菌進行無菌測試。最后，接受細胞療法作為治療一部分的患者可以放心，產品已經過徹底的安全性和無菌性評估。”

在細胞療法制造過程中，這種異常檢測模型可用于在幾分鐘內檢測細胞培養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省時間和資源，因為受污染的培養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無菌測試和其他微生物細菌檢測方法的方法，通常需要幾天時間，而且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，使我們能夠開發出一種獨特的測試，可以快速執行過程中的污染監測，這標志著在進一步簡化細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胞產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，因為它允許在培養物受到污染時決定性地重新啟動和停止批次，“YieHouLee補充道，智能營地。

展望未來，CAMP旨在開發一個過程監控管道，其中這種異常檢測模型可以與一些正在開發的內部在線技術集成，這將允許使用生物反應器進行定期培養分析。這將為在連續培養監測中進行進一步的長期實驗研究提供可能性。

主要作者ShruthiPandiChelvam還獲得了早期專業人士摘要獎，該獎項頒發給三位杰出學者，摘要通過盲法同行評審過程進行評分。該研究還被接受在2022年國際細胞和基因治療學會(ISCT)會議上進行口頭報告，該會議是細胞和基因治療領域享有盛譽的盛會。

“這種基于團隊的跨學科技術開發方法解決了細胞療法制造中的關鍵瓶頸——包括允許間歇性或在線監測看似合理的外來劑污染的快速安全評估——是SMARTCAMP研究目標的標志，”補充道麻省理工學院的KrystynVanVliet是研究副總裁、副教務長、材料科學與工程教授，并與新加坡國立大學教授HanryYu共同領導SMARTCAMP。

該研究由SMART進行，并得到新加坡國家研究基金會(NRF)的卓越研究和科技企業(CREATE)計劃的支持。該研究與來自自體細胞治療綜合制造計劃的團隊合作，該計劃是新加坡細胞治療先進制造計劃的姊妹計劃之一，CAMP是其中的一部分，以幫助開發自動采樣系統。該技術將集成到異常檢測模型中。

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