細(xì)胞治療產(chǎn)品的工藝平面與廠房設(shè)施的設(shè)計(jì)

陳國筍

摘 要 細(xì)胞治療產(chǎn)品的制備分為載體物質(zhì)制備和CAR-T細(xì)胞終產(chǎn)品制備兩大部分，筆者闡述了其工藝平面，如房間布局和人流、物流等要求。重點(diǎn)以CAR-T細(xì)胞終產(chǎn)品為例，介紹了其工藝設(shè)備和廠房設(shè)施的設(shè)計(jì)要求。

關(guān)鍵詞 細(xì)胞治療產(chǎn)品 廠房設(shè)施設(shè)計(jì) 工藝平面 嵌合抗原受體T細(xì)胞

中圖分類號：TQ460.8 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：C 文章編號：1006-1533（2019）09-0071-03

Design of process layout and plant facilities for the production of cell therapy products

CHEN Guosun

（Shanghai Macroprocess Lustration Technology Co.， Ltd.， Shanghai 201100， China）

ABSTRACT The preparation of cell therapy products can be usually divided into two parts including vector preparation and CAR-T cell final product preparation and its process layout requirements such as the room layout and flows of personnel and materials were described. Meanwhile， focusing on the final product of CAR-T cell as an example， the design requirements for its process equipment and plant facilities were also introduced.

KEY WORDS cell therapy product； facility design； process layout； chimeric antigen receptor T cells

近年來，細(xì)胞治療產(chǎn)品的研發(fā)與臨床應(yīng)用發(fā)展迅猛，尤其是嵌合抗原受體T細(xì)胞產(chǎn)品（CAR-T細(xì)胞產(chǎn)品）。CAR-T細(xì)胞產(chǎn)品對多種血液腫瘤有著非常好的臨床療效，而且對實(shí)體瘤治療也有著非常大的潛力[1]。2017年美國批準(zhǔn)了2個(gè)CAR-T細(xì)胞產(chǎn)品上市，然而，細(xì)胞治療還是一個(gè)新興領(lǐng)域，它的技術(shù)成熟度和產(chǎn)業(yè)化還有待進(jìn)一步的摸索和發(fā)展。筆者參與了多個(gè)細(xì)胞治療產(chǎn)品的產(chǎn)業(yè)化項(xiàng)目，結(jié)合積累的經(jīng)驗(yàn)，針對以CAR-T細(xì)胞產(chǎn)品為代表的細(xì)胞治療產(chǎn)品的工藝平面和廠房設(shè)施的設(shè)計(jì)進(jìn)行探討。

1 細(xì)胞治療產(chǎn)品的工藝特點(diǎn)

一個(gè)典型的CAR-T細(xì)胞產(chǎn)品的生產(chǎn)工藝流程，主要分為如下幾個(gè)步驟：血樣-T細(xì)胞分離-基因修飾-細(xì)胞擴(kuò)增-檢驗(yàn)放行[2]。結(jié)合CAR-T細(xì)胞產(chǎn)品生產(chǎn)工藝和無菌藥品的特性，可以總結(jié)此類產(chǎn)品及其工藝特點(diǎn)為：①屬于個(gè)性化產(chǎn)品，批量小，自動化操作難；②個(gè)體差異大，產(chǎn)品質(zhì)量一致性難；③生產(chǎn)過程需無菌操作，屬于非最終滅菌的無菌產(chǎn)品，也不能無菌過濾；④生產(chǎn)周期長，約2周[3]。

2 工藝平面的探討

CAR-T細(xì)胞產(chǎn)品的制備包括基因載體物質(zhì)的制備和CAR-T細(xì)胞終產(chǎn)品的制備這兩大生產(chǎn)環(huán)節(jié)。同時(shí)，載體物質(zhì)的制備又包括了質(zhì)粒載體制備和病體載體制備工藝過程[4]。所以，完整的CAR-T細(xì)胞產(chǎn)品的生產(chǎn)車間分成3個(gè)區(qū)域，分別為質(zhì)粒制備、病毒載體制備和CAR-T細(xì)胞終產(chǎn)品制備區(qū)域。部分廠家可能將載體物質(zhì)的生產(chǎn)委托給其它有條件的廠家進(jìn)行生產(chǎn)，或直接外購，這樣僅需CAR-T細(xì)胞終產(chǎn)品制備區(qū)域。除了生產(chǎn)區(qū)域，還需包括質(zhì)控區(qū)和儲存區(qū)，質(zhì)控區(qū)包括支原體、內(nèi)毒素、無菌、微生物限度、陽性對照、流式細(xì)胞儀和分子生物學(xué)等相關(guān)檢測，儲存區(qū)包括病毒、菌種和細(xì)胞儲存。

2.1 CAR-T細(xì)胞終產(chǎn)品制備區(qū)域

CAR-T細(xì)胞終產(chǎn)品制備區(qū)域，包括了血液樣本接收區(qū)、準(zhǔn)備區(qū)、細(xì)胞操作區(qū)、輔助區(qū)、人流更衣、物料緩沖等區(qū)域（圖1）。血液樣本接收區(qū)，是用于外來血液樣本的接收和登記，并傳遞到準(zhǔn)備區(qū)的區(qū)域。準(zhǔn)備區(qū)，是用于血樣樣本的初步處理以及該批所需原輔料和一次性材料的領(lǐng)取和準(zhǔn)備的區(qū)域。另外，準(zhǔn)備區(qū)還用于血液樣本、原輔料和一次性材料的暫存，所以需要配備一定數(shù)量的貨架和冰箱。輔助區(qū)，主要包括工器具清洗滅菌、潔凈服清洗滅菌、潔具清洗或滅菌、生物廢棄物的滅活等的區(qū)域。通常，輔助區(qū)與準(zhǔn)備區(qū)可共用1個(gè)區(qū)域，潔凈級別為C級。

細(xì)胞操作區(qū)，是用于進(jìn)行CAR-T細(xì)胞產(chǎn)品的生產(chǎn)操作區(qū)域，包括T細(xì)胞分離、基因修飾、細(xì)胞培養(yǎng)擴(kuò)增、制劑分裝等。1個(gè)細(xì)胞操作間，同一時(shí)間只能生產(chǎn)1個(gè)批次的產(chǎn)品，細(xì)胞操作時(shí)間約2～3 h，培養(yǎng)時(shí)間約10～15 d。如果生產(chǎn)過程中為非全封閉操作，則應(yīng)該在生物安全柜之內(nèi)進(jìn)行，房間環(huán)境潔凈級別為B級。細(xì)胞操作區(qū)的人員更衣，建議進(jìn)出通道分開，以避免交叉污染。生物廢棄物收集到密閉的袋子或容器，經(jīng)廢物通道轉(zhuǎn)移到C級區(qū)，使用雙扉式濕熱滅菌柜進(jìn)行滅活處理。

此外，還需1個(gè)產(chǎn)品傳出通道和1個(gè)取樣樣品的傳出通道。產(chǎn)品傳出潔凈區(qū)后，進(jìn)行成品外包裝操作。

如果建筑面積允許，細(xì)胞操作間的物流可以設(shè)計(jì)成單向流，廢棄物的退出通道與產(chǎn)品和生產(chǎn)物料的潔凈通道分開，設(shè)立獨(dú)立的廢棄物走廊和廢物滅活房間，這樣可以最大限度地減少交叉污染，也可便于生產(chǎn)管理。

如果產(chǎn)品的批次多，可以設(shè)立獨(dú)立的細(xì)胞培養(yǎng)間，細(xì)胞在細(xì)胞操作間處理之后，轉(zhuǎn)移至細(xì)胞培養(yǎng)間的培養(yǎng)箱培養(yǎng)。細(xì)胞操作間也可相應(yīng)縮小面積，物料的減少也便于批次之間的清場管理。

2.2 病毒載體制備區(qū)域

病毒載體制備區(qū)域，包括了細(xì)胞培養(yǎng)、病毒傳染、病毒載體純化和產(chǎn)品灌裝以及輔助間、人流更衣、物料緩沖、廢棄物滅活等區(qū)域（圖2）。房間的潔凈級別，除了產(chǎn)品灌裝為B級外，其它為C級。另外，生物安全等級，

2.3 質(zhì)粒制備區(qū)域

質(zhì)粒制備區(qū)域，包括了細(xì)菌菌種接種、發(fā)酵、收獲、質(zhì)粒提取純化和產(chǎn)品灌裝以及輔助間、人流更衣、物流緩沖、廢物滅活等區(qū)域。房間的潔凈級別，除了產(chǎn)品灌裝為B級外，其它為C級。另外，生物安全等級，需根據(jù)細(xì)菌特性而定，一般設(shè)計(jì)為生物安全等級2級。質(zhì)粒制備區(qū)域的工藝平面，與病毒載體制備區(qū)域類似。

3 廠房設(shè)施的設(shè)計(jì)

本文以CAR-T細(xì)胞終產(chǎn)品的制備區(qū)域?yàn)槔?，對工藝設(shè)備和廠房設(shè)施的設(shè)計(jì)要求進(jìn)行闡述。病毒載體制備區(qū)和質(zhì)粒制備區(qū)的廠房設(shè)施的要求，與疫苗車間類似。

3.1 工藝設(shè)備

CAR-T細(xì)胞產(chǎn)品的制備需要進(jìn)行血液細(xì)胞的分離和純化，其工藝設(shè)備分為開口式和封閉式。目前封閉式的設(shè)備，有德國Miltenyi Biotec公司的CliniMACS Prodigy、GE公司的Biosafe Sefia、Cesca公司的CARTxpress等，它們均采用滅菌過的一次性材料。

細(xì)胞操作（分離和純化），如存在非全封閉式操作，則需要在生物安全柜A級保護(hù)下進(jìn)行，其房間潔凈級別為B級。然后在CO2培養(yǎng)箱內(nèi)進(jìn)行細(xì)胞培養(yǎng)。

血液樣本接收之后可能需要暫存，所以在準(zhǔn)備間需配置2～8 ℃的冰箱。

CAR-T細(xì)胞產(chǎn)品進(jìn)行制劑分裝之后，也需2～8 ℃的冰箱進(jìn)行暫存。如果需要過夜，則需使用程序降溫儀進(jìn)行降溫，然后轉(zhuǎn)移至液氮儲存罐進(jìn)行儲存。

進(jìn)入B級區(qū)的生產(chǎn)用工器具、潔凈服和清潔用百潔布，需要使用濕熱滅菌柜進(jìn)行滅菌。

生物廢棄物，需要使用濕熱滅菌柜進(jìn)行滅活，然后按醫(yī)療廢棄物進(jìn)行處理。

3.2 工藝公用設(shè)施

工藝公用設(shè)施，指的是那些對產(chǎn)品質(zhì)量有直接影響的系統(tǒng)，如注射用水、純化水、純蒸汽、潔凈氣體系統(tǒng)和凈化空調(diào)系統(tǒng)等。

因?yàn)镃AR-T細(xì)胞產(chǎn)品不能最終滅菌和過濾除菌，所以生產(chǎn)用水和試劑應(yīng)為無菌。如每日用量不大，可直接使用外購的無菌水和試劑，如每日所需無菌水較多，則可考慮設(shè)計(jì)1個(gè)注射用水儲存和分配系統(tǒng)，注射用水理論上為非無菌水，應(yīng)經(jīng)過濕熱滅菌之后使用。

所有與產(chǎn)品接觸的容器和材料，均為一次性無菌材料，因此車間不需要純蒸汽系統(tǒng)。

需要1個(gè)純化水站及儲存和分配系統(tǒng)，以用于潔凈區(qū)工作服的清洗、生產(chǎn)用的工器具的清洗和潔凈區(qū)的清潔。

需要1個(gè)CO2氣瓶間，通過匯流排調(diào)壓后輸送到CO2培養(yǎng)箱，并監(jiān)測CO2濃度。

潔凈區(qū)的凈化空調(diào)系統(tǒng)，需要按照區(qū)域進(jìn)行設(shè)置，以便于管理和減少交叉污染。傳染性病毒陽性血的細(xì)胞操作間，應(yīng)設(shè)計(jì)為全排風(fēng)。

潔凈區(qū)的溫濕度，一般為18～26 ℃和45%～65%相對濕度。房間的壓差，可按照《藥品生產(chǎn)質(zhì)量管理規(guī)范》進(jìn)行設(shè)計(jì)，即潔凈區(qū)與非潔凈區(qū)之間、不同級別潔凈區(qū)之間的壓差應(yīng)>10 Pa。建議細(xì)胞操作間與相鄰的B級走廊壓差應(yīng)>10 Pa。

3.3 輔助公用設(shè)施

輔助公用設(shè)施，指的是那些對產(chǎn)品質(zhì)量無直接影響的系統(tǒng)，如冷凍水、工業(yè)蒸汽、熱水、自來水、排水和配電等系統(tǒng)。

對于CAR-T細(xì)胞產(chǎn)品車間，工藝設(shè)備不需要冷凍水、工業(yè)蒸汽和熱水，但其凈化空調(diào)系統(tǒng)可能需要冷源（冷凍水）和熱源（工業(yè)蒸汽或熱水），冷源和熱源需要具備同時(shí)供給的能力，以便控制潔凈區(qū)的溫濕度，使之滿足規(guī)定要求。

另外，考慮到斷電影響CAR-T細(xì)胞產(chǎn)品質(zhì)量的風(fēng)險(xiǎn)，需要為關(guān)鍵設(shè)備提供UPS電源，比如細(xì)胞分離和純化設(shè)備、CO2培養(yǎng)箱、冰箱、關(guān)鍵的分析儀器和液氮儲存罐等。

3.4 環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)

為了保證生產(chǎn)環(huán)境始終符合規(guī)定要求，CAR-T細(xì)胞產(chǎn)品車間需要設(shè)立1個(gè)環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)，對潔凈區(qū)關(guān)鍵位置的溫濕度、壓差和塵埃粒子進(jìn)行實(shí)時(shí)的監(jiān)測。該系統(tǒng)的監(jiān)測數(shù)據(jù)可按設(shè)定的時(shí)間間隔進(jìn)行儲存，監(jiān)測數(shù)據(jù)不可更改，參數(shù)設(shè)定和關(guān)鍵操作行為具備追溯功能，具備分級權(quán)限管理。

4 結(jié)語

隨著細(xì)胞治療產(chǎn)品的生產(chǎn)設(shè)備向全封閉式、一站式自動化發(fā)展及隔離器的應(yīng)用，對生產(chǎn)環(huán)境的要求也將降低，潔凈級別也可由B級降低為C級或D級，從而使得細(xì)胞治療產(chǎn)品產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)車間也將進(jìn)一步簡化，大大降低車間運(yùn)營成本和提高工作人員的舒適度。但是，細(xì)胞治療產(chǎn)品生產(chǎn)車間的工藝布局和廠房設(shè)施，應(yīng)該與企業(yè)自身情況如場地、生產(chǎn)品種和批次等相適應(yīng)。

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