基因治疗被认为是全面和精确治疗癌症和其他疾病最有希望的机会之一，已成为现代医学的重要组成部分
它为许多面临癌症和其他曾经被认为是不治之症的疾病的患者带来了新的希望，因为它为患者的细胞配备了一种有效识别和改善体内其他受损/损伤组织和细胞的手段。
近年来，在个性化治疗领域取得重大科学进步的推动下，该领域的投资和研究急剧增长。据估计，到2025年，全球细胞治疗市场将达到82.1亿美元，比2017年的复合总增长率为14.9%，这将使其成为再生医学行业增长最快的部门。
尽管现在有更多的细胞疗法可用，但事实证明，劳动密集型/手工工艺和小批量生产是这些治疗在工业规模上的困难和昂贵的障碍。
Zenith Technologies生物操作技术总监Cory Brown在同事Ashish Thapa和Sylvia Diep的帮助下，从生产的角度评估了细胞疗法所面临的挑战，并探讨了执行系统的采用及其帮助解决这些问题的能力。
细胞疗法(CT)是移植人体细胞来替代或修复受损的组织和/或细胞。CAR-T是一种通过基因工程改造受体细胞来产生人工t细胞受体用于免疫治疗的疗法。它增强患者自身的t细胞(白细胞)，以提高免疫系统识别和大力攻击癌细胞或患病细胞的能力。
简单来说，这个过程就是通过输血从病人血液中提取t细胞。然后患者的t细胞被运送到一个专门的处理地点，在那里它们与一种被称为病毒载体的改良病毒混合，这种病毒载体包含针对患者细胞的特殊工程基因指令。
这些遗传指令修改t细胞自身的遗传指令，并提供额外的指令来生长一种称为嵌合抗原受体(CAR)的人工受体。一旦t细胞表达出来，它们就会被运送回患者中心，在那里它们会被重新引入患者体内(输血)。
当重新引入患者体内时，这些CAR增强的t细胞可以识别并结合癌细胞特有的不同表面特征。一旦与癌细胞结合，改变后的t细胞就会破坏并移除癌细胞。然后，经过一段时间，剩余的改变t细胞最终自行死亡，并从患者体内清除。
这种治疗的高成本是在细胞疗法中发现的许多挑战中的第一个。在供应链的两端之间——基于使用患者自己的生物材料来制造最终输回患者体内的产品——还有其他几个严重的障碍。
制作成本高:由于这个过程的性质，细胞疗法是昂贵的。无论人类健康要付出代价的现实多么不幸，那些被置于定义治疗计划的位置上的人通常会在患者承诺或被批准使用这种昂贵的解决方案之前，寻找并尝试更便宜的替代方案。
这本身就带来了一系列挑战。患者的免疫系统通常已经受损;也就是说，在实施治疗策略之前，这些创新方法的基础往往被强调和削弱。更糟糕的是，这些患者往往在生命的尽头，只剩下足够的时间接受一次治疗。
保管链、运输和储存要求:基因治疗供应链通常被称为静脉到静脉，或V2V，这需要额外的控制和法规。除了有关血液材料的法规之外，还存在其他期望，包括在运输和储存期间的温度跟踪(称为冷链)和保管链要求。
总之，这些条例详细规定了维护有关储存地点和条件、移动和操作以及所有涉及的人员和设备的无可辩驳的材料记录所需的责任。细胞疗法也受到生产后的短给药窗口的影响，这带来了进一步的挑战。
批量小，需要灵活性:由于针对每个患者生产的产品都是独一无二的，因此不可能大批量加工。相反，这个过程更类似于研究和开发或实验室环境。类似地，整个过程中使用的设备是为这些其他空间设计的，而且通常来自不熟悉GxP期望的制造商。
此外，通常需要调整工艺以适应每种独特的产品，这需要灵活的制造设置。随着行业的兴起，这为新的发展留下了机会，但也留下了许多不同的技术，它们不能集成或作为单一系统运行。这些挑战在大型生物批量生产中并不常见。
严格的QA要求:此外，必须提供来自质量控制组织的充分证据。为此，多次测试可能需要一个多月的时间才能得出结果。必须完成这些测试，以保证产品是预期制造的产品，并且必须由能够相应地提供这些保证的实验室交付。
细胞疗法的长期成功不仅依赖于证明它们可以产生所需的生物反应，还依赖于找到更创新的方法来生产这些复杂的产品。为了促进更广泛地采用细胞疗法作为一种可行的治疗方案，必须降低成本……患者/消费者必须坚定信心。
采用ES及其与设备和其他业务系统的集成似乎是解决这两种需求的最简单方法。
降低生产成本:实施ES，包括制造执行系统(MES)和实验室执行系统(LES)，可以在保持质量保证的同时降低生产成本。
通过标准化和精简的工作流程来增加产品的一致性和可重复性，这些系统可以减少工艺偏差和返工和异常(错误和事件)的要求，同时还确保文档时间保持在最低限度。“正确的第一时间”方法，对某些参数或其他升级点发出警报，也有助于提高成本效益。
加强质量保证:与ES同义的强制遵从性提供了保证，确保为质量目的记录了正确的数据。这也消除了对基于纸张的批记录的需求，提供了可观的投资回报率，这意味着需要更少的资源和手工流程。
ES还提供了应用“不要重复自己”(don 't repeat yourself, DRY)原则的机会，该原则旨在减少重复，并使单个更改可以跨多个系统复制。
改善供应链托管和冷库:采用ES的另一个优点是对供应链保管跟踪的增强，可以清楚地记录材料的所有者(过去/现在)、材料的状态、完成操作的责任人、样品移动的跟踪和结果的记录。
跟踪冷库条件和材料处理，以及解冻循环跟踪也得到简化。这些功能再次有助于强制遵从和改进围绕材料历史的数据完整性。
加强批次的合规能力和标准化:与细胞疗法的短给药窗口相关的挑战也可以通过ES的强制依从性能力来克服。
通过使用异常审查的概念，可以减少在制造过程中识别、审查和解决工艺异常所需的时间，从而缩短产品发布的时间，并更快地将产品送到患者手中。小批量也可以标准化，ES遵循定义的一组步骤，并对每批进行计算机控制，确保可以轻松识别任何偏差。
尽量减少不合适的设备和非集成技术:ES通过引入更好的设备程序控制，包括对计算机化系统分类的良好自动化生产规范(GAMP)要求，也将不合适的设备和非集成技术的影响降到最低。
新设备现在也从开发实验室中出现，可能提供较低的风险。随着人们对细胞疗法及其前景的期望不断增长，实施ES并将工作流程与现有设备集成将提供重大价值，并将对向更多患者提供这些治疗至关重要。
虽然与其他治疗方案相比，目前很少有患者接受基因治疗方案的治疗，但市场正在迅速增长。最近大型生物制药公司进入这一领域，预计将推动这些疗法的投资和制造效率的提高。
该行业的成功增长将在很大程度上取决于将制造过程从开放和人工转变为封闭和自动化。
这种转变将降低污染风险，增加产品一致性，改善数据完整性和更好的监管链可追溯性。
执行系统，包括MES和LES，通过为制造提供端到端集成平台，有可能在这一转变中发挥关键作用。执行系统技术的引入可以促进规模化、数字化，并为优化基因治疗过程提供见解。
一旦得到认可，这些效率将导致行业内更多地采用执行平台，从而为全球数百万新患者提供突破性的癌症疗法。建立可靠和始终如一的工艺将被证明是成功和有利可图地生产细胞治疗解决方案的关键。
