病毒载体模块化厂房解决方案填补当前病毒生产空缺丨医麦课堂
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2020年6月27日/医麦客新闻 eMedClub News/--细胞与基因治疗为未满足需求的疾病点亮了希望，但商业化制造还面临着诸多挑战。其中，病毒载体是许多这些产品生产过程中的关键原材料；但精确和可重复地制造符合严格的临床级标准的商业规模的病毒，其过程既繁重又昂贵。很少有药企拥有工厂或专业知识来制造用于临床试验的病毒，大部分选择可以提供这类高标准要求的临床级病毒的制造商来提供载体原料或技术。
本期医麦课堂我们邀请到了Cytiva中国企业解决方案BD经理雷杨老师做客直播间，就“KUBio™ Box病毒载体模块化厂房解决方案填补当前病毒生产空缺”进行案例分析和干货分享。
首先，雷杨老师介绍了目前的基因治疗，主要分为三大类：
体内（In Vivo）：作为产品直接给药病毒及非病毒载体，主要为腺相关病毒（AAV），也包含部分腺病毒及质粒DNA。携带基因的载体是患者直接注射的终产品。代表性商业产品：Spark（罗氏子公司）旗下基于AAV的遗传性视网膜疾病基因疗法Luxturna以及AveXis（诺华子公司）旗下的脊髓性肌肉萎缩症（SMA）基因疗法Zolgensma。
体外（Ex Vivo）：体外患者细胞经病毒转导基因修饰后，再回输患者体内，载体作为中间体用来修饰患者细胞，主要载体为慢病毒（LV）以及逆转录病毒。代表性商业产品：诺华和吉利德旗下的CAR-T产品Kymriah和Yescarta，以及Bluebird Bio的β地中海贫血基因疗法Zynteglo。
其他：病毒载体疫苗以及溶瘤病毒载体；质粒DNA（pDNA）用于病毒工作流程中的病毒转染。
接着，她用以下这张图介绍了基因治疗和细胞治疗的工艺流程，图中很清楚地概括了质粒、病毒和细胞的主工艺步骤以及相关关系，生产出的质粒可直接治疗，进入患者体内；也可多质粒转染病毒，生产出的病毒直接治疗患者，或者慢病毒及逆转录病毒修饰细胞，再回输患者体内。
整个基因治疗市场的趋势如何呢？
雷杨老师说，遗传物质用来治疗疾病，这类疗法发展势头很快，超过700项的临床实验，其中70%涉及到病毒载体。随着新疗法的出现，病毒载体的需求越来越大，许多疗法都在使用病毒载体，病毒载体的需求比CMO的产能高出许多，CMO产能的缺乏导致了这些疗法进展的延迟。
下图显示了病毒载体产能的挑战和趋势，可以看出，如果不增加病毒生产产能，需求和现有供给的差距将会越来越大；即便增加产能，还是存在一定差距。提供病毒载体生产的CDMO，其等待时间超过18个月，那些小型公司在CDMO等待的时间将会更长，同时也延缓了一些制药公司的投资和上市策略。如果公司没有时间等待，那么他们就需要增加自身的产能。许多现有的CDMO公司也希望快速扩张或增加产能，以快速获得细胞治疗市场的份额。不同的细分领域对市场的需求也略有不同，但总体相似。
行业需求：
CDMO：增加产能，以满足市场需求。其中一些是有经验的制造商，他们了解生物制药，现在进入了病毒领域，他们通常有某种生物制药设施，需要灵活的解决方案。
初创公司：不论是目标成为CDMO还是只想生产自己的产品，目前中国大部分客户一方面寻求病毒载体工艺技术的支持，优化以及放大。另一方面考虑建设载体生产线，GMP设施。
行业在快速增长，需求远高于目前CDMO/CMO的产能。建设GMP车间，我们知道是为了产品的生产服务，那么如何建设满足生产需求的设施，其实离不开我们的产品，具体说，是离不开我们产品的工艺，所以产品的工艺是整个GMP设施建造的核心和灵魂。那么病毒和质粒的总体工艺是怎么样的呢？行业伙伴们都遇到哪些挑战和痛点呢？
以下图片显示了广泛用于基因治疗领域的病毒和质粒的基本特性以及应用。除了质粒，病毒生产对厂房的建设要求都是生物安全等级2（BSL-2）。
以腺病毒为例，工艺过程中的挑战和痛点是哪些呢？雷杨老师总结了每一步工艺中国内外行业客户遇到的问题（如下图）：
对于慢病毒和逆转录病毒，雷杨老师同样总结了每一步工艺中国内外行业客户遇到的问题（如下图）：
▲ 上半部分是每一步的工艺步骤，最下方是目前病毒行业客户遇到的问题，中间部分是Cytiva给出的案例经验分享
质粒工艺，放大收率、内毒素去除等等，是Cytiva客户常见的一些问题和挑战。Cytiva全球研发中心Fast Trak可提供工艺开发，优化、培训。如果客户的厂房设施没有完全准备好，那么Fast Trak中心还可以提供临床前及临床的桥接生产服务。Fast Trak中心覆盖全球，当有一个中心出现技术问题时，它可以联系全球的科学家来一起探讨解决。Fast Trak中心可以帮助客户优化了腺病毒工艺、质粒工艺等，感兴趣的小伙伴可以进一步联系。
Cytiva还可以提供从细胞株的冻存、HEK293细胞贴壁/悬浮培养，到培养过程中需要的培养基或者微载体，收获、超滤纯化，混合配液、除液以及病毒载体冻存工艺步骤中相关的仪器和设备。
Cytiva有成熟的工艺开发和优化的科学家团队。结合客户的需求与实际情况，Cytiva还可以提供整合的服务，比如FlexFactory™灵活工厂、KUBio™模块化工厂等解决方案。全球有70家的FlexFactory™灵活工厂和KUBio™模块化工厂解决方案项目，涉及抗体领域、细胞治疗领域、病毒基因治疗领域。
KUBio™模块化工厂
简单的来说，KUBio™模块化厂房，就像视频中所看到的，客户提供一片绿地，Cytiva从客户产品、工艺入手，设计出符合客户产品原液阶段生产所需要的符合GMP要求的生产厂房，像乐高搭积木似的搭建起来，厂房符合客户对法规的要求，客户拎着细胞株入住即可生产原液。目前基于BSL-1的KUBio™模块化厂房的交付日时间为签订合同后15个月。
FlexFactory™灵活工厂
FlexFactory™灵活工厂，则是KUBio™设施里面从种子扩增、WAVE培养到原液阶段，基于一次性技术的工艺生产线设备，并且整合到自动化平台，包括第三方的一些设备。简单来说，灵活工厂分为以下部分，从种子到原液阶段生产所需要的基于一次性技术的工艺设备，其中还包括了第三方的设备，并且整合到自动化平台，结合Layout，提供消耗品设计方案，最大程度地降低消耗品用量。整条工艺生产线运行的相关培训，由Fast Trak全球研发中心的科学家提供7×24小时的保修服务。资深项目经理单线联系，最大程度降低沟通成本，概念设计阶段的工艺设计帮扶，让项目从概念设计开始，快速的进入到详细设计阶段，节省时间和人力成本，并且还可以提供commissioning and qualification（调试和确认，简称:C&Q）文件体系。
行业需求增加，病毒载体生产产能不足，那么行业需要什么呢？
Cytiva新一代病毒载体模块厂房KUBio™ Box能全方位解决这方面的困扰。2012年，Cytiva开发出第一代适用于BSL-1的KUBio™模块化厂房并成功落地，武汉的鼎康、杭州的辉瑞、广州的百济神州和龙沙。2017年，Cytiva提出了BioPark的理念。2018年，BSL-2 KUBio™诞生。2019年，细胞治疗KUBio™诞生。2020年，新一代更为小巧经济灵活的病毒载体模块化厂房KUBio™ Box来了。
KUBio™ Box采用BSL-2或者BSL-1的设计标准，模块化或预制设施可适用于外置设施、新设施或重新设计的设施，可随时随地轻松扩增和复制，具有固定的成本和执行时间：
基于对客户工艺的理解，预设一次性生产线；
客户异地建设和Cytiva设备制造并行，最大程度缩短时间；
提供标准化调试和确认，培训消耗品设计支持，快速实现cGMP；
实施单线联系，最大程度降低客户的沟通成本；
可预测的成本和维护成本，投资风险可控。
KUBio™ Box将支持病毒的生产，这种制造只是支持不同的基因疗法的过程之一，Box也支持质粒和细胞治疗的生产。
Citiva提供病毒生产FlexFactory™平台，采用基于一次性技术的设备，模块化组合灵活性强，满足不同产品的生产需求了，下图为一条200升病毒载体工艺生产设备的示例图：
那么，如何设计模块化KUBio™ Box？
首先，Citiva从客户的mass balance入手。基于客户的设计基础，比如未来是否有可扩展性需求，病毒滴度和总回收率如何，单一产品还是多产品，mass balance可以很清楚地计算出需要哪些设备，结合layout，这样就可以确定设备清单。有了确定的设备清单，可以推算出公用工程耗量。
如果您没有成熟的工艺，Cytiva有Fast Trak全球研发中心的科学家团队，有产品部门的同事，还有应用团队的同事，可以结合项目经验来完善客户的mass balance。
第二步，优化灵活工厂。优化灵活工厂所需要的设备，消耗品用量，整合项目管理消耗品支持自动化平台，以及可追溯的GMP质量文件体系。
第三步，通过模块可视化工具，Cytiva与工程合作伙伴一起，最后设计出符合客户病毒工艺生产需要的KUBio™ Box模块化厂房。
KUBio™ Box专门设计应用于病毒载体生产，签订合同后的10~12个月交付，可帮助客户快速应对产能不足的挑战。BSL-2设计，并且可以根据市场的需求灵活的扩展和复制，它可以用于已有的厂房，现有的厂房，比如说仓库。另外，KUBio™ Box整合了病毒载体的灵活工厂平台以及相关的服务，帮助客户无缝进入到生产环节。
对于GMP厂房建设来说，周期非常长，稳定且有经验的人和团队是至关重要的因素。目前仅仅在亚太区，Cytiva整体解决方案团队就有将近20人，主要在中国和新加坡以及日本。他们都来自于全球知名的工程公司和大型制药企业，实战经验非常丰富，全球有大于50个已成功交付完成的生物制药项目。
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直播互动
雷杨老师：~550kg/m2
Q. 目前看到的视频的空地上建设，如果企业在楼层上，对层高的限制怎么办，是定制化吗？我看视频中是5.2m高，中国很多园区的厂房，其实参差不齐，4.5m的大有人在，同时，还有7-8m的柱子相隔，怎么弄？
雷杨老师：新一代KUBio™ Box更灵活，可以在空地上，也可以在现有设施，比如仓库，毛坯房...安装的空间预留高度5.2m。层高有一定要求，能否小于5米，比如4.5米，我需要再确认一下。不过梁柱的间距问题，我们可以将box做的更小一些，这点蛮灵活的。
Q. 对于病毒工艺不成熟的企业，Cytiva如何帮助设计模块化厂房？
雷杨老师：工艺是设计的核心。对于病毒工艺不成熟的企业，Cytiva有来自知名工程公司的工艺工程师，整合Fast Trak和应用支持团队的项目经验，结合客户的实际工艺基础，从MB出发，一遍遍梳理工艺，必要时，可以做一些小中试实验。
Q. KUBio的材料是什么？可耐气态过氧化氢消毒熏蒸吗？
雷杨老师：钢结构，可以耐气态过氧化氢消毒熏蒸，请放心。
Q. 那这个项目周期，包括validation，大概要多久呀？
雷杨老师：签订合同后，包括validation大概10-12个月。
Q. 整套系统的能耗和常规的厂房相比，大概有多少的差异？
雷杨老师：厂房的运行成本很重要，KUBio设计理念是满足使用的前提下，紧凑。空调系统采用最短距离直供，所以整个厂房能耗相对低。具体数据，需要查一下。
Q. KUBio™ Box提供的服务是包括工艺设计支持的对吧？数据完整性也是可以保证的吗？
雷杨老师：支持工艺设计，其实是从概念设计开始的。KUBio™ Box可以保证数据完整性，同时搭载自控平台，满足GAMP5和CFR21 part 11要求。
Q. 灵活工厂建好之后并不能马上投产，中间还要做一系列的测试，包括试生产、质量检验，这部分相比较传统工厂，有哪些优势？
雷杨老师：前期项目外包的客户，商业化采用KUBio™ Box整体解决方案，Cytiva有Fast Trak团队协助工艺转移。FlexFactory， 提供从概念设计开始的工艺设计外包服务，整个项目周期IQ结果的资深项目经理支持协助。整合自动化平台。从wave做种子，到原液阶段，包括自动化平台，从commissioning and qualification plan 到report。项目经验，曾经有一客户，项目启动时，团队只有3个人，但12个月完成IQ。PQ，PV是客户自己需要根据工艺条件来进行，Cytiva 有技术团队可以支持trial run。
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