L’industrie de la CGT a connu une expansion exponentielle au cours des deux dernières décennies. On s’attend à ce que l’évolution des médicaments de nouvelle génération traite et guérisse de nombreuses maladies réfractaires1. Depuis la première approbation par la Food and Drug Administration (FDA) d’un produit CGT, Kymriah, en 2017, la recherche et le développement liés à la CGT dans le monde ont continué de croître à un rythme rapide, la FDA voyant le nombre de demandes actives de nouveaux médicaments expérimentaux pour la CGT augmenter à 500 en 20182. Il avait été prédit que le nombre d’approbations de produits CGT serait probablement de 54 à 74 aux États-Unis d’ici 20302.
Bien que la croissance rapide de la recherche et de l’innovation en matière de CGT soit passionnante, il existe encore un écart technologique important entre la recherche en laboratoire et la fabrication à l’échelle industrielle qui pourrait permettre à ces médicaments prometteurs d’atteindre autant de patients que nécessaire à des coûts abordables. Les processus actuels adoptés pour ces essais cliniques ont été mis en place dans des laboratoires pour des expériences à petite échelle, et des efforts importants sont nécessaires pour améliorer et innover dans la fabrication de CGT3. Il existe de nombreux types de produits CGT, la plupart d’entre eux basés sur des cellules vivantes, qui peuvent être allogéniques, autologiques, modifiés ou naturels. Ces médicaments vivants sont beaucoup plus complexes que les petites entités moléculaires ou les produits biologiques, ce qui fait de la fabrication à grande échelle un défi de taille 4,5,6. Dans ce travail, nous démontrons un protocole de production cellulaire à grande échelle pour trois cellules dépendantes de l’ancrage qui sont largement appliquées dans les CGT. Il s’agit notamment des cellules souches mésenchymateuses/stromales humaines (CSMh), qui ont été utilisées pour la thérapie cellulaire, ainsi que des cellules HEK293T et des cellules Vero, qui sont toutes deux utilisées pour produire des virus pour le génie génétique du produit cellulaire thérapeutique final. Les cellules dépendantes de l’ancrage sont généralement cultivées sur des systèmes planaires, qui nécessitent un traitement manuel. Cependant, les méthodes de culture manuelle nécessitent une quantité importante de main-d’œuvre et sont sujettes à la contamination, ce qui peut compromettre la qualité du produit final. De plus, il n’y a pas de contrôle de processus en ligne, ce qui entraîne une variabilité substantielle de la qualité entre les lots7. Si l’on prend l’exemple de la thérapie par cellules souches, avec un pipeline prometteur de plus de 200 candidats thérapies à base de cellules souches, on estime que 300 trillions de CSMh seraient nécessaires par an pour répondre aux demandes d’applications cliniques8. Par conséquent, la fabrication à grande échelle de cellules thérapeutiques est devenue une condition préalable à la réalisation de ces interventions thérapeutiques avec une demande cellulaire aussi élevée9.
Pour éviter les revers des systèmes planaires, des efforts ont été faits pour développer des procédés de fabrication à grande échelle dans des bioréacteurs à cuve agitée avec des microporteurs conventionnels non solubles 10,11,12,13, mais ceux-ci souffrent de procédures de préparation compliquées et d’une faible efficacité de récolte des cellules 14. Récemment, nous avons mis au point un microtransporteur soluble pour l’expansion des cellules souches, dans le but de contourner les défis liés à la récolte de cellules à partir de microporteurs commerciaux conventionnels non solubles15. Ce nouveau microporteur poreux soluble 3D de qualité GMP, 3D TableTrix, disponible dans le commerce, a montré un grand potentiel pour la production de cellules à grande échelle. En effet, la culture 3D basée sur ces microporteurs poreux pourrait potentiellement recréer des microenvironnements biomimétiques favorables pour favoriser l’adhésion, la prolifération, la migration et l’activation descellules16. Les structures poreuses et les réseaux de pores interconnectés de microporteurs pourraient créer une plus grande surface d’adhésion cellulaire et favoriser l’échange d’oxygène, de nutriments et de métabolites, créant ainsi un substrat optimal pour l’expansion cellulaire in vitro 17. La porosité élevée de ces microporteurs poreux solubles 3D de qualité GMP permet une expansion à grande échelle des CSMh, et la capacité des cellules à être complètement dissoutes permet la récolte efficace de ces cellules expansées18. Il s’agit également d’un produit de qualité GMP et a été enregistré en tant qu’excipient pharmaceutique auprès du Centre chinois d’évaluation des médicaments (numéros de dépôt : F20210000003 et F20200000496)19 et de la FDA des États-Unis (FDA, États-Unis ; Numéro de dossier principal de la drogue : 35481)20.
Ici, nous illustrons un système automatisé de production de cellules à l’échelle industrielle fermée (ACISCP)18 utilisant ces microporteurs poreux dispersibles et solubles pour l’expansion des cellules hMSC, HEK293T et Vero. Nous avons réussi une expansion à deux niveaux des hMSC (128 plis cumulés en 9 jours) d’un bioréacteur de 5 L à un bioréacteur de 15 L et avons finalement obtenu jusqu’à 1,1 x 1010 hMSC à partir d’un seul lot de production. Les cellules ont été récoltées en dissolvant complètement les microtransporteurs, concentrées, lavées et formulées avec un système de traitement cellulaire à flux continu basé sur une centrifugeuse, puis alicitées avec un système de remplissage de cellules. De plus, nous avons évalué la qualité des produits hMSC pour confirmer leur conformité. Nous avons également démontré l’application de ces microporteurs solubles pour la production à grande échelle de deux autres types de cellules d’ancrage, les cellules HEK293T et les cellules Vero, qui sont largement utilisées dans l’industrie CGT. La densité cellulaire maximale des cellules HEK293T a atteint 1,68 x 10 7 cellules/mL, tandis que la densité maximale des cellules Vero a atteint 1,08 x 107 cellules/mL. Le système ACISCP pourrait être adapté à la culture d’une variété de cellules adhérentes, et il pourrait potentiellement devenir une plate-forme puissante contribuant à accélérer l’industrialisation de la CGT.