生物制藥制造商在決定向何處尋求細胞系開發幫助時，必須考慮范圍廣泛的因素。
生物制藥正在徹底改變行業預防和治療多種疾病的方式。治療性重組蛋白，包括單克隆抗體 (mAb)、雙特異性和生物仿制藥分子，是為治療應用開發的最常見的生物制品。盡管用途廣泛且功能強大，但生產治療性蛋白質所需的活生物體在生產環境中可能比化學化合物更難以控制和優化。
首先，確定先導候選分子，對此，需在上游和下游工藝建立和優化之前，開發合適的生產細胞系。盡管面臨持續的壓力，但生物療法開發人員必須花費時間和資源來正確地進行細胞系開發過程。如果沒有可產生足夠高的滴度以及質量的產品的強大生產細胞系，工廠設施最終將達到可放大性受到限制的地步，并且商業化是站不住腳的。細胞系開發還提供了直接對治療性蛋白質進行許多物理化學分析和功能測定的機會，這將有助于提高臨床和商業階段成功的機會。
由于細胞系開發是藥物開發過程的關鍵部分，生物制造商應利用廣泛的解決方案來填補其內部能力和技術空白。通過與經驗豐富的細胞系開發供應商合作，使用優化的蛋白質表達平臺（包括宿主中國倉鼠卵巢 (CHO) 生產細胞系、優化的基因表達載體、細胞培養基和補液配方），可以獲得新的收益。然而，在開發克隆生產細胞系時，制造商可能沒有充分意識到他們的可選擇范圍。本文討論了在規劃如何完成此生物工藝步驟時要考慮的關鍵因素。
外包細胞系開發活動
為了在產品的整個生命周期中大規模開發和維護細胞系，制造商需要投資進行大量擴張，包括增加設施占地面積、設備、儀器以及人員的招聘和培訓。公司必須確定他們是否具備從頭到尾完成細胞系開發所需的技術、能力和資源，或者是否需要將部分或全部工作流程進行外包，以節省時間和成本。
作為該決定的一部分，生物制藥開發商還需要考慮他們打算在生產中擁有多少分子，并進行成本/收益分析。對于計劃創建多產品工廠的大型制造商來說，建立內部能力作為一項長期投資可能是值得的。另一方面，在管線中擁有一個或多個分子的虛擬、中小型公司可能缺乏必要的細胞系開發專業知識和內部資源，并選擇將這些活動外包給經驗豐富的供應商。盡管如此，一些大型生物制藥公司仍然根據內部能力和業務目標選擇外包細胞系開發需求。即使在細胞系開發完成后，公司也可以選擇在合同制造組織 (CMO) 或其它第三方的幫助下擴大規模并完成生產。
選擇細胞系開發合作伙伴時的首要任務
生物制藥行業的成功總是需要在速度、成本、技術進步和規模等因素之間取得平衡。無論開發商是外包幾個步驟還是外包整個細胞系開發過程，在比較產品和服務選項時，了解哪些因素最重要是關鍵。
科學專業知識。細胞系開發是一個漫長而復雜的多步驟過程。為了在最有效的時間線上生產高質量的分子，進行細胞系開發的制造商或供應商需要組建一支具有深厚和廣泛的生物工藝科學專業知識的團隊。制備新生產細胞系的許多階段通常需要主題專業知識，包括將細胞系從外部供應商帶到預期生產工廠的最終轉移步驟。
臨床時間是所有生物制藥開發商關注的核心問題。為了盡快實現生產目標，科學運營團隊必須非常熟悉高效且無錯誤的工作流程。這通常意味著避免使用過時、繁瑣的工藝，并消除不必要的階段，例如池生成。從細胞系開發工作流程中消除池生成可以縮短從 DNA 到研究細胞庫 (RCB) 生成的時間，通常縮短 4 到 5 周。
制造商還需要一個能夠在細胞系開發階段準確表征蛋白質產品的分析團隊，特別是在克隆選擇階段。如果新的生產細胞系產生的缺陷分子無法實現其所需的功能或作用機制，那么實現高滴度是沒有意義的。在細胞系開發后才發現該分子具有低于標準的質量目標產品屬性 (QTPP) 的成本很高，并且會導致將該分子送入臨床的時間顯著延遲。為了防止這些風險，細胞系開發運營團隊必須測量蛋白質的某些關鍵特性，從功能開始，在生物分析或結合分析（取決于蛋白質的作用機制）中確定純度、聚集可能性、產品相關雜質、以及蛋白質可能的糖基化特性。團隊必須熟悉使用超高效液相色譜（UHPLC）、液相色譜-質譜（LC-MS）、毛細管電泳和其它高分辨率分析方法，所有這些都應納入細胞系開發工作流程。有了這些知識，團隊可以選擇能夠產生達到所需產品質量屬性的分子的克隆。預先選擇正確的克隆，則無需在細胞系開發后優化關鍵質量屬性。
監管專業知識。由于許多生物制品是相對較新的形式，監管機構要求嚴格的質量控制。偏離生物安全標準可能會使開發商面臨監管申請被拒絕或因要求生成新的數據而導致嚴重延遲的風險，這可能很費力。
科學和監管專業知識經常重疊，因為監管要求會影響科學工作流程。例如，生物制藥生產獨有的一個維度是生產商有能力證明基于蛋白質的生物制品來自單一克隆。證明和確保單克隆性的策略可能包括分離單個克隆以及在細胞分裂時捕獲照片圖像。追蹤從克隆到最終產品的直接路徑對于細胞系開發以及嚴格的質量控制和風險管理至關重要。
成功細胞系開發項目的4個組成部分
宿主細胞系。細胞系開發始于選擇正確的宿主細胞系。不合適的細胞會產生低滴度或低質量的產品，最終導致延遲和效率低下。CHO 細胞系最常用作宿主，因為它們具有幾十年的成熟記錄，易于大規模懸浮生長（2000+ L），并具有進行適當翻譯后修飾所需的細胞機制，這對蛋白質的功能和質量特征至關重要。
生物制藥開發商應尋找其起始細胞系采用代謝選擇系統而非涉及有毒選擇劑（如甲氨蝶呤 (MTX) 和抗生素）的供應商。這種基于代謝選擇的系統可以提高細胞生長和活性的穩健性，降低遺傳不穩定性的風險，并提供實現高滴度生產的能力。
表達載體。選擇合適的宿主細胞系后，好的供應商應提供優化的表達載體，能夠在轉染后表達高產物滴度。開發商需要優化的表達載體，以確保穩定的表達，同時對原本已優化的宿主細胞產生最小的二次影響。理想情況下，單個表達載體應該對任何類型的分子都顯示出實用性：mAb、雙特異性和生物仿制藥等。
培養基。細胞系開發合作伙伴應該能夠提供與宿主細胞系高度相容的細胞培養基和補液。相同的培養基和補液添加物的安全供應應易于購買并用于任何進一步的工藝優化和開發，并符合良好生產規范 (GMP) 的要求。考慮細胞培養基的未來可用性也很重要，因為隨著生產規模的擴大，供應保證至關重要。
工藝設計。必須對工廠設施和操作進行配置，以實現新生產細胞系高效且輕松的規模放大。流線型工藝設計涉及實施智能、可放大的技術和軟件來監測、控制以及分析關鍵工藝參數和產品質量屬性。具有集成傳感器和分析軟件的端到端解決方案可以揭示新的工藝見解，可用于收集有關宿主細胞性能的信息，并優化細胞系開發過程。
靈活性和控制力
活的有機體、波動的供應鏈和不斷變化的消費市場都增加了生物制藥生產的可變性。因此，與其它行業的制造商相比，保持靈活性對于生物制藥來說更為重要。
內部生產為端到端生物工藝提供了最高程度的控制和監督，但一些供應商提供的選項允許很大的自由度，同時仍提供技術支持。例如，在完成細胞系開發和優化以及進一步的 GMP 細胞庫（用于主細胞庫和工作細胞庫生成）后，開發商通常可以靈活地選擇與哪個CMO 合作進行生產。一些供應商還針對如何完成每個項目提供了多種選擇，這增加了透明度，并讓開發商能夠更好地控制應用哪些策略和技術。
一些供應商還提供技術許可選項，以在外包和內部流程之間建立一個中間地帶。通過技術許可，生物制藥公司可以從供應商那里獲得專家設計的方案、先進的技術平臺和優化的材料，以便在自己的設施中供自己的團隊使用。
需要注意的是，一些供應商對使用他們的細胞系開發技術收取許可費或里程碑付款。這些費用通常基于分子在各個臨床階段的進展情況。其它許可協議可能包括特許權使用費，其中供應商收取分子年收入的一定百分比。生物制藥開發商應考慮采用簡單的、按服務收費模式運營的可靠供應商，以最大限度地提高成本效率，并保留對其分子的完全控制和所有權。
更好的細胞系用于更好的療法
在每一步優化生物工藝，包括細胞系開發，是以最快速度、可靠的質量以及可接受的成本為患者提供救生藥物的關鍵。生物制藥公司應盡早回答有關其生物工藝開發計劃的問題，包括他們將如何制備新的生產細胞系，而不是制定次優策略來解決由于計劃不周而無疑會出現的問題。通過花時間評估自己的內部能力，探索外包選項，權衡正確的優先事項，生物制藥開發商可以在開發過程、生產階段、監管批準和商業化的每個階段為他們的治療性分子提供保持活力的最佳機會。
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原文：J. Martin, “Exploring Options for Optimizing Cell Line Development,” Pharmaceutical Technology 46 (9) 2022.
