细胞治疗早期检测微生物污染的指标

细胞疗法代表着医学领域最先进的生物技术革命之一，在修复受损组织和治疗一系列疾病(如退行性疾病和癌症)方面具有强大的潜力。它的工作原理是输送活细胞来替换或修复受损的组织和细胞。值得注意的是，许多细胞疗法产品的制造工艺都很复杂，产品本身的保质期也很短。在制造过程中，由于使用营养介质，培养中的细胞容易受到微生物的污染，营养介质支持人体细胞的生长，但也可以支持有害微生物的生长。因此，细胞疗法产品有可能将感染因子从细胞传播给患者的风险，这可能会导致严重的感染。

为控制微生物风险，确保细胞疗法产品的产品安全性，在生产过程和患者输液前需要进行无菌检查和监测。来自新加坡麻省理工学院研究和技术联盟(SMART)的研究人员，确定了一个关键的质量属性(CQA)，这项技术能够检测人类细胞治疗产品(ctp)的早期微生物污染。

SMART的个性化医疗制造关键分析(CAMp)跨学科研究小组的研究人员开发了一种方法，可以尽早确定微生物的安全性，同时也不会影响作为患者药物的人体细胞。这对克服细胞疗法产品广泛采用和制造的挑战至关重要。CAMp开发的方法利用两种代谢物(烟酸和烟酰胺)的比例作为生物标志物，检测细胞培养中广泛的微生物污染物。文章标题为“The ratio of nicotinic acid to nicotinamide as a microbial biomarker for assessing cell therapy product sterility,” 发表在《 Molecular Therapy: Methods & Clinical Development》杂志上。

研究人员收集被微生物污染或未被微生物污染的细胞治疗产品的培养基(或流体)，并通过基于液相色谱-质谱的代谢组学进行分析。研究人员根据分析发现，分泌的代谢物只存在于微生物污染的人体细胞培养物中，而不存在于未污染的细胞培养物中。

在这些代谢物中，烟酸在多种微生物污染的细胞培养基中广泛保守。CAMp的研究进一步分析表明，烟酸的产生与烟酰胺酶有关，这是一种将培养基中的烟酰胺转化为烟酸的酶。研究结果表明，包括人类在内的哺乳动物中没有发现烟碱酰胺酶，大多数在细菌物种中发现。因此，烟酸与烟酰胺的比值表明人类细胞治疗产品中存在微生物污染。

该方法在灵敏度和速度上均优于现有技术和常规技术。它可以在半天内检测出微生物污染，取决于测试的微生物类型。相比之下，传统方法需要长达14天的检测时间，也面临一些限制，例如从制造过程中提取细胞的侵入性过程、需要时间富集微生物而将检测时间延长到数天，或只检测有限范围的细菌物种。

CAMp开发的方法克服了现有的局限性，能够快速检测细胞治疗污染，使用小体积的用过的细胞培养基以非细胞破坏的方式，同时保持人体细胞疗法产品。此外，这种方法可以区分活细菌和死细菌。死亡细菌不具有传染性，如果只识别和测量对健康构成威胁的活细菌，可能会降低假阳性率。

“我们的新分析测试方法是第一个报道的、利用一种分泌代谢物生物标志物作为一种潜在的无菌CQA的方法，以检测由广泛的微生物物种引起的微生物污染。该方法解决了在细胞治疗产品生产过程中进行快速无菌分析技术的关键挑战之一，以确保及时和准确的微生物安全性评估，这将加快采用和生产高质量的细胞治疗产品。”SMART CAMp的高级博士后、这篇论文的主要作者黄佳怡(音译)说。

“这种无菌性生物标志物有可能成为制造商早期检测微生物的快速方法。因为我们可以直接取样细胞治疗产品的上清，而不需要传代珍贵的细胞，这可能是一个重要的优势，监测沿着细胞治疗生产过程。”

本研究为利用微生物分泌的代谢物进入人体细胞培养周围液或上清液来检测外源性微生物污染提供了一种新的方法。SMART CAMp的团队目前正致力于将该研究转化为一种创新的无菌过程分析技术，以提高细胞治疗产品的质量。研究结果的影响也超出了医学领域，为开发相关产品和技术以检测其他行业(包括保健、食品、化妆品和环境)的微生物污染提供了新的可能性。