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用生物电子测定测量实时细胞疗法效力
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用生物电子测定测量实时细胞疗法效力

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用生物电子测定测量实时细胞疗法效力

癌症免疫疗法。学分:贝勒医学院的国家癌症研究所/邓肯综合癌症中心Rita Elena Serda。
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随着CAR T细胞获得更多的监管批准并在诊所中获得牵引力,癌症治疗局势正在迅速变化。治疗急性淋巴细胞白血病的首次批准的汽车T细胞疗法目前可用于超过130个治疗中心。随着汽车T细胞变得越来越容易获得患者,预计市场将增长:到2030年,一个预测预测汽车T细胞市场的价值将达到61亿美元。汽车T细胞只是开始。细胞疗法开发人员继续寻求更好的方法。例如,天然杀手细胞是另一种细胞毒性免疫细胞,不仅可以杀死癌细胞,而且还可以增强受体自身对癌症的免疫反应。研究表明,这些细胞甚至可以产生更安全,更有效的疗法,并且可能更便宜。

但是细胞疗法仍然是新的,开发人员仍在学习生产它们所涉及的独特挑战。该过程需要与活细胞一起工作,这使开发变得复杂。开发人员必须确定正确的分子靶标,了解对其功能至关重要的分子途径,并优化制造过程。因此,开发人员必须采用可以帮助解决这些问题并为从开发到制造业再到监管批准的决策的测定法。

汽车T细胞开发人员面临的挑战

百分之五十七
当今发育中的细胞免疫疗法是CAR T细胞,确保这些细胞的安全性和有效性的关键是确定正确的靶标。正确设计的汽车T细胞靶向具有高特异性的癌细胞上的蛋白质标记。例如,当今批准的汽车T细胞主要通过靶向表达CD19分子的细胞来治疗血液癌。但是,该分子并不存在于所有癌细胞上,因此开发人员必须识别其他靶标以治疗其他癌症。同时,实体瘤通常表达多个靶标,其中一些靶标可能会在健康细胞的表面上以低水平存在,这可能会导致脱靶效应。因此,汽车开发中的一个主要挑战是确定将导致最大效率和最小不利事件的目标。

除了确定正确的目标外,开发人员还必须优化其汽车开发工作流的其他方面,以生产有用的产品。由于汽车T细胞是活产物,因此开发人员必须依靠在此过程中固有的生物学机制来生产和扩展其疗法。他们的成功取决于确定最佳条件汽车基因,细胞扩张和冷冻保存的转导效率。同时,开发人员必须不断评估所有这些因素如何最终影响其疗法的效力。

设计细胞疗法的理想效力测定法

一种用于预测免疫细胞功能的方法是体外效力测定。这些测定法产生的数据可以帮助开发人员确定其协议的变化如何影响免疫细胞效力,并且在早期临床试验中可能是决策的关键,以确保更简化的过程。

理想的细胞效力测定法将使开发人员能够可靠地测试免疫细胞杀死癌细胞的能力,同时完整地了解免疫细胞功能。开发人员需要进行如此众多的潜在目标,细胞来源和生物处理,因此需要进行测定,以帮助他们有效地对其治疗候选者进行排名,并筛选出次优批次。这种筛选能力将帮助制造商节省宝贵的时间和金钱。

细胞疗法开发人员可以使用许多用于衡量效力的工具,但是其中许多方法都是费力且昂贵的,并且没有以足够高的分辨率收集足够的数据来检测供体和方法之间的微小变化。这些微小的变化可能会在整个发展过程中加起来。传统上,测量免疫细胞介导的杀伤的最常用方法是铬释放测定法,它仅在研究人员必须预定的不同时间点上揭示信息。CAR T活动可能从批处理到批处理各不相同,这使得很难预测关键的时间点。例如,取决于细胞来自哪个供体,CAR T细胞的时间为50%的时间,最大反应或持久性可能会有所不同。通过缺少这些观点,依靠预定义的时间点的测定不会捕获免疫细胞介导的杀戮的完整动态,并可能误导开发人员认为汽车T细胞疗法或更少的效力比实际的效力更高。


图1:嵌入在微量滴定板中孔底部的细胞培养基底物中的互插的电极。


实用效力监测的生物电测定

与传统方法不同,生物电子测定提供了对免疫细胞活性的实时评估。这些测定在微量滴定板上运行,电极嵌入每个孔的底部(图1)。如果没有染料或标签,这些电极通过测量阻抗而无创检测细胞活力。更具体地说,它们测量了井中的细胞碰巧阻碍电信在其下面的电极上传递的大小(图2)。当活细胞附着在井上时,阻抗会上升,并且随着细胞死亡和分离而减小。这样的阻抗测定,由于它是无创的,可以连续监测几天内免疫细胞介导的癌细胞杀死的动力学。实际上,开发人员可以在实验结束时使用相同的培养物来评估不同的参数并从每个井中获取更多数据。总体而言,这些测定方法使细胞疗法开发人员能够量化其疗法的效力,并有助于预测其整体有效性。

图2:生物电极检测到由井中细胞的存在,附着和行为引起的电流流动阻抗的微小变化。

最近的研究 ,佐治亚大学副教授Lohitash Karumbaiah博士和他的同事使用一种这样的生物电测定法来验证GD2胶质母细胞瘤的潜在治疗靶标。 团队旨在研究随着时间的推移,胶质瘤干细胞杀死GD2靶向的CAR T细胞介导的动力学。首先,研究人员在含有生物电极的96孔板中培养了N08神经胶质瘤干细胞,两天后,他们以不同的效应子与靶向比率添加了CAR T细胞。在接下来的七天中,研究人员看着CAR T细胞和神经胶质瘤细胞相互作用。他们发现,即使以最低效应子与目标比为0.1:1,他们的汽车T细胞杀死了至少50%的目标细胞,这表明GD2可能是胶质母细胞瘤治疗的有希望的靶标。

期待

随着CAR T细胞变得越来越流行,效力监测的价值将变得更加清晰。使用生物电极来测量免疫细胞效力的测定方法为细胞疗法发育提供了一种新方法。他们不仅提供帮助开发人员优化其工作流程的数据,而且还有助于预测其疗法的安全性和功效。最终,基于阻抗的生物电子测定将有助于制造加速汽车的开发,并产生为更多人带来更大好处的疗法。

关于作者:

吉姆·罗斯(Jim Ross)博士是Axion Biosystems的首席技术官兼联合创始人。

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