基因治疗工艺开发“秘籍”：平台CMC如何实现商业化规模生产？

从生产流程来看，基因治疗药物的工艺开发通常包括8个阶段：准备工作、基因构建、细胞培养、生产放大、分离纯化、质检与控制、制剂与包装、储存与运输。其中与CMC控制息息相关的更多的是从基因构建到质检控制，大致可以概括为病毒载体的生产细胞选择及变更、病毒载体的生产上下游工艺的选择、质粒生产的污染及交叉感染风险的控制。

已上市的基因治疗药物在递送载体层面以病毒载体为主。然而开发病毒载体可放大的经济高效的生产工艺仍挑战重重，其中选择病毒载体的生产细胞对产品质量、安全性和有效性至关重要。选择生产细胞时要考虑多方面因素：病毒载体的类型、病毒载体滴度表达水平（早期开发阶段需要考虑商业化阶段适应症和生产规模问题）、安全性、稳定性（稳定的生产能力）、成本、生产细胞的知识产权授权等。病毒载体的生产细胞选择和临床试验阶段的变更都是重要的环节，需要进行严格的评估和控制，以确保病毒载体的安全性、有效性和质量可控性。

以rAAV病毒载体为例，其生产流程纷繁复杂，上游涵盖细胞扩增、病毒包装、收获及深层过滤等关键环节；下游则涉及粗纯、精纯及原液制备等精细步骤。流程如下所示：

在进行病毒上下游工艺开发及物料选择时应考虑诸多因素，上游和下游生产工艺的选择与开发，与研发，QC和临床等部门高度相关。病毒载体上下游生产工艺也面临诸多挑战，比如工艺放大困难，产量难以满足需求，项目开发周期长，纯化得率低，空壳及部分包装病毒去除，核酸残留等。

其中病毒载体过滤纯化低，就可能与市场上的各种过滤膜材质的选择（板膜，中空纤维和卷膜）、病毒的捕获、粗纯与精纯方式选择（AAV亲和层析填料纯化、离子交换层析纯化）、浓缩换液方式选择（中空纤维柱或者卷膜）等有关。科百特对上下游的整体工艺进行了整体考虑，一直致力于各种微孔过滤膜，纳米纤维和超滤膜的研究和开发，提供创新的过滤纯化解决方案，目前已开发出了十多种独特的核心材料，建立了从滤膜，折叠滤芯，囊式过滤器，超滤膜堆，中空纤维滤芯，除病毒滤芯，一次性储液袋（2D/3D）和搅拌袋、金属过滤器，过滤系统设计和验证测试分析的完整的过滤分离产业链。行诚生物团队则专注在工艺优化，成功开发出独特的无层析质粒工艺。通过理解工艺过程的关键工艺参数，和参数把控实现纯度高，杂质低的目标，不需要额外的步骤去降低在过程中产生的杂质，最终简化了工艺，且质量更优，无层析质粒工艺已服务多家客户，帮助客户大幅降低了生产成本和工艺时间。

由于质粒的理化特性，在质粒产品生产过程中，污染和交叉污染控制是保证质粒产品质量和安全的关键。由于每个受污染的要素都可能严重危害产品质量，因此消除污染和交叉污染对于质粒生产来说是最重要的，必须建立药品生产的污染控制策略。某公司药物中美双报成功经验分享有提到，他们发现FDA审批特别强调临床前的CMC研究，并且因为发生过一些跟质粒交叉污染相关的安全性事件，所以该公司对于CMC的理解比较深入，最终成功在美国没有经过IIT研究直接申报了IND。