Forscher der Critical Analytics for Manufacturing Personalized-Medicine (CAMP) Interdisciplinary Research Group (IRG) der Singapore-MIT Alliance for Research and Technology (SMART), dem Forschungsunternehmen des MIT in Singapur, in Zusammenarbeit mit dem Singapore Centre for Environmental Life Sciences Engineering (SCELSE) und das Massachusetts Institute of Technology (MIT) haben eine neuartige Methode entwickelt, mit der sich Kontaminanten in T-Zellkulturen innerhalb von 24 Stunden identifizieren lassen.
Mit dieser Methode, die in der Lage ist, geringe Mengen an mikrobiellen Kontaminanten zu erkennen und gleichzeitig deren Art effektiv zu bestimmen, wird sichergestellt, dass therapeutische Produkte wie T-Zell-Therapien sicher vor Kontaminationen sind, und zwar mit einer schnelleren Abwicklung – wodurch das Risiko für Patienten verringert und der Beschaffungsprozess beschleunigt wird diese Behandlungen den Bedürftigen zur Verfügung zu stellen.
Die Studie des Teams ist veröffentlicht im Tagebuch Spektrum der Mikrobiologie.
Bei der Behandlung unheilbarer Krankheiten gewinnen Zelltherapien zunehmend an Bedeutung. Beispielsweise werden chimäre Antigenrezeptor-T-Zellen (CAR-T) zur Behandlung von blutbedingten Krebsarten eingesetzt. Da diese lebenden Arzneimittel nicht sterilisiert werden können, ist es von größter Bedeutung, sicherzustellen, dass Zelltherapieprodukte vor mikrobieller Kontamination sicher sind, bevor sie Patienten verabreicht werden.
Aktuelle traditionelle Sterilitätstests tragen dazu bei, die mikrobielle Sicherheit zu gewährleisten, indem sie sicherstellen, dass medizinische Behandlungen frei von schädlichen Verunreinigungen sind. Sie verbessern die Sicherheit und Effizienz der Herstellung von Zelltherapien und spielen eine wesentliche Rolle bei der Reduzierung des Behandlungsrisikos für Patienten. Diese traditionellen Sterilisationsmethoden sind mühsam und dauern zwischen sieben und 14 Tagen; Daher könnten schnellere Methoden möglicherweise lebensrettend für Patienten sein, die sich Verzögerungen bei ihrer Behandlung nicht leisten können. Die bahnbrechende Methode von SMART CAMP könnte sowohl die Sicherheit als auch die Effizienz der Herstellung von Zelltherapien verbessern, was zu besseren Patientenergebnissen und einem effizienteren Produktionsprozess führen würde.
In ihrem Artikel beschreiben SMART-Forscher eine neuartige Methode zum Nachweis von Kontaminanten in T-Zellkulturen innerhalb von 24 Stunden, deutlich schneller als herkömmliche Methoden, die 7 bis 14 Tage dauern können. Die Forscher setzten modernste Technologie wie Nanoporen-Long-Read-Sequenzierung und DNA-Extraktion der dritten Generation sowie Algorithmen für maschinelles Lernen ein, um den Gesamtprozess zu verbessern und Genauigkeit und Geschwindigkeit sicherzustellen. Das Hauptziel besteht darin, zwischen sauberen und kontaminierten Proben zu unterscheiden und die Organismen zu lokalisieren, die die Kontamination am wahrscheinlichsten verursachen.
Die neuartige Methode von SMART nutzt die Nanoporen-Long-Read-Sequenzierungsmethode der dritten Generation zur Identifizierung schädlicher Mikroorganismen, gefolgt von einem fortschrittlichen Algorithmus für maschinelles Lernen, rechnerischer Analyse und Optimierung. Durch diesen Prozess gelang es den Forschern, das Vorhandensein und die Arten von mikrobiellen Kontaminanten selbst bei geringer Häufigkeit erfolgreich zu identifizieren und dies auch schneller zu erreichen als mit Standard-Kompendientests.
„Die praktische Anwendung dieser Entdeckung ist enorm; sie ermöglicht biopharmazeutischen Herstellern eine schnellere Produktvalidierung, verringert Ausfallzeiten und beschleunigt möglicherweise die Zeitpläne für die Markteinführung von Produkten. Diese Fortschritte sind für die biopharmazeutische Industrie vielversprechend, da sie nicht nur die Qualitätskontrolle verbessern, sondern auch.“ „Wir verbessern die Gesamteffizienz und Kosteneffizienz und kommen letztendlich den Patienten zugute, indem wir die Sicherheit und Zuverlässigkeit von Zelltherapieprodukten gewährleisten“, sagte Dr. James Strutt, Senior Postdoctoral Associate bei SMART CAMP und Erstautor des Papiers.
Die Forschung wurde von Dr. James Strutt auf der vorgestellt A*STAR Mini-Symposium über Fortschritte in der Zell- und Gentherapie (A*CGT) in Singapur und am 31. jährliche Intelligente Systeme für die Molekularbiologie und 22. jährliche europäische Konferenz für Computational Biology fand in Lyon, Frankreich, statt.
SMART CAMP bereitet sich auf die Einleitung von Tests vor, um die Integration des neuartigen T-Zell-Sterilitätstests in seine Prozesse zu bewerten und die Genauigkeit der Kontaminationserkennung weiter zu verbessern. Zukünftige Forschungsarbeiten werden sich auf die Bereitstellung eines ähnlichen Erkennungsniveaus für Viren konzentrieren und werden derzeit durchgeführt am MIT abgeschlossen. Diese Weiterentwicklung zielt darauf ab, robustere und zuverlässigere Sterilitätsbewertungen zu ermöglichen, im Einklang mit dem Kernziel der SMART-Forscher, Probenkontaminationen schnell und genau zu identifizieren.
„Unsere schnelle Methode bietet eine effizientere Möglichkeit, nicht nur eine mikrobielle Kontamination zu erkennen, sondern auch die kontaminierenden Spezies zu identifizieren. Wir haben gezeigt, dass diese Methode innerhalb von nur 24 Stunden eine hochempfindliche mikrobielle Sterilitätsbewertung liefern kann, was ein wertvolles Werkzeug für Forscher und hoffentlich auch für Praktiker darstellt.“ in naher Zukunft“, fügte Mitautorin Dr. Stacy L. Springs, Hauptforscherin bei SMART CAMP und Geschäftsführerin am MIT Center for Biomedical Innovation, hinzu.
Mehr Informationen:
James PB Strutt et al., Auf maschinellem Lernen basierender Nachweis zufälliger Mikroben in T-Zell-Therapiekulturen mithilfe von Long-Read-Sequenzierung, Spektrum der Mikrobiologie (2023). DOI: 10.1128/spectrum.01350-23
Bereitgestellt von der Singapore-MIT Alliance for Research and Technology (SMART)