在细胞加工设施中的过程模拟制造技术

本发明专利技术提供采用有效和可缩放的方式，用于平行加工生物细胞样品的改进的方法、设施和系统。采用空间和时间有效的方式，本发明专利技术能够平行加工生物细胞样品，诸如患者样品。过程模拟可用于确定所需的细胞加工设备的优化排列和/或数量。发现本发明专利技术的方法、设施和系统特别可用于加工患者样品，用于细胞疗法。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】在细胞加工设施中的过程模拟专利技术背景在治疗各种状况和疾病(包括癌症)中，细胞疗法为医疗发展的关键领域。自体细胞疗法，用患者自己的细胞治疗患者为用于对抗癌症(包括黑素瘤和白血病)的日益使用和改进的方法，癌症对于常规的药物治疗是难治的。自体细胞疗法的一个领域(免疫疗法)利用来自患者自己的免疫系统的细胞的选择和扩增来靶向和攻击癌细胞，有效地多倍促进患者的免疫响应以破坏癌细胞。为了实现取自患者的细胞的免疫疗法和其它形式(通常为血液样品形式)的细胞疗法样品，必须通过复杂的工作流程来加工，通过培养细胞，以隔离、工程化、浓缩和/或扩增，这将形成返回给予患者的治疗材料。进行细胞加工工作流程需要一系列使用在整个过程中各自具有独特作用的多种加工方法、机器和仪器实施的操作。该过程可能包含不同的持续时间和需要不同程度的操作员介入和技能的复杂性的步骤，并且所有操作必须在无菌条件下进行，以预防患者样品的微生物、病毒或其它污染。该过程还必须使用保持患者材料的完整性并且预防患者样品的部分或完全交叉污染或混合的装置来进行，以预防患者接受不是全部由患者自己的细胞得到的治疗制备物。为了实现患者材料的无菌性和完整性，所有加工操作通常在配备设备例如层气流橱柜的实验室或洁净室中实施，这允许材料在无菌环境中使用敞开的容器来操纵，使来自环境的生物或其它污染最小化。为了预防患者材料的混合和保持样品同一性的完整性，在单独的和隔离的加工室或单元中进行加工操作，每一个加工室或单元复制其它的设备和过程。每一个复制的单元提供必要的无菌工作环境，并且配备一次加工一个单一患者样品所需的所有的样品处理和加工设备。由于每一个单元仅一次用于一个患者样品，加工许多患者样品的设施需要多个相同的加工单元，因此使提供空间、服务和设备的成本加倍，这样的成本与待加工的患者样品的数量线性成比例。由于复制方法不能提供规模的经济性而降低治疗成本，这些成本看作是细胞疗法的进一步发展和在较大的患者群体中展开使用细胞疗法的主要障碍。除了高配置和运行成本和容量扩增的高成本以外，加工单元的复制在空间和设备的利用上极其无效。由于加工工作流程的每一个阶段采用不同的时间段，通过速率限制步骤(即，在过程中最长的步骤)确定工作流程的总体生产量，因此对于通过工作流程加工样品所花费的大多数时间，在每一个复制的加工单元中可用的大多数资源未充分利用。在典型的免疫疗法加工工作流程中，来自从患者的血液样品分离的数千细胞到治疗剂量所需的数百万或数十亿细胞的细胞扩增、细胞培养和生长的过程可能耗时高达两周。与此相反，在工作流程开始和结束时使用的细胞隔离和浓缩步骤可能耗时仅几分钟或数小时。因此，在标准细胞加工设施中，利用加工单元的复制，在细胞扩增操作期间，用于短期操作(诸如细胞隔离)的大量的空间和资产设备保持闲置。除了上述标准复制的单元方法的成本和效率缺点以外，使用敞开的容器，在实验室或洁净室中加工样品仍保留样品的细菌、病毒或其它污染的风险，由于操作员失误，在过程的任何阶段，不排除部分或所有患者样品或加工的材料的损失，并且保留样品被来自先前的患者样品或加工的材料的在加工单元中剩余的残余的材料交叉污染的机会。需要加工患者材料的装置，其方式使加工工作流程对于时间和成本的效率最大化，允许该过程操作用于多个患者，具有规模经济性，其能够在较大的患者群体中使用细胞疗法。这样的装置必须保留预防污染、混合、损失同一性或妨碍患者样品和加工的治疗材料的物理和同一性完整性的其它事件的基本的关键原则。这些特征和益处不能由当前的细胞疗法加工设施提供，并且这样的特征和益处没有在现有技术中描述或提议。专利技术概述根据本专利技术的第一方面，提供了一种用于加工多个生物细胞样品的方法，使用过程模拟模型化执行，并且优选使用实时过程模拟来操作，以实质优化所述细胞的生产。通过所述方法生产的细胞落入本专利技术的范围内。附图简述图1：说明通过包含加工站和加工部件的离散工作流程单元，患者样品和加工的材料的工作流程的单元式平行加工设施的示意图。图2：说明通过使用、跟踪和记录独特编码的一次性部件，实现物理和同一性完整性的装置，患者样品和加工的材料的同一性保管链(custodychain)的示意图。图3：说明通过使用编码的连接器，实现一次性封闭的加工部件的连接预防样品或加工的材料的混合、损失或污染的装置，保持样品和加工的材料的物理和同一性完整性的装置的示意图。图4：从指令存储器向加工站提供加工指令的装置的示意图。图5：从加工部件向加工站提供加工指令的装置的示意图。图6：显示用于过程模拟实施的步骤的流程图。图7和图8：模型化数据的表。图9：制造规划的一个实例。专利技术详述可缩放的细胞疗法设施包含多个通过物理壁、障碍或其它划界彼此分隔的离散加工单元(单元1至单元N)。每一个加工单元包含多个适用于独特的加工操作以在单元内进行的相同的加工站(单元1中的P1/1至P1/n；单元2中的P2/1至P2/n；单元N中的PN/1至PN/n)。在独特编码的封闭的样品容器中，由单元1接受患者样品(S1至Sn)，对于每一个样品，使用单独的独特编码的封闭的一次性加工部件1，在加工站P1/1至P1/n上加工。使适于工作流程阶段的在封闭的部件中的加工的样品相继通过单元2至单元N，以在每一个阶段，使用独特编码的封闭的加工部件2至N，以完成加工工作流程。在每一个加工阶段，通过记录部件独特的同一性，保持同一性保管链，跟踪加工的患者材料从部件到部件的转移。单元1至单元N可包含在设施内通过物理方法分隔的室或区域，其中加工平台的操作以及部件和样品的处理和转移通过一个或多个操作员进行。或者单元1至单元N在较大的面积或室内可包含指定的面积，其中加工平台自动操作，并且部件和样品的转移通过一个或多个机器人设备实施。包含单元1至单元N的设施可封装在较大的设施内，诸如医院或其它治疗中心，或者可为能独立操作的自容纳单元。设施可封装在预制的建筑物、交通工具、船、容器或适用于部署至合适的位置用于加工细胞疗法材料的其它容器中。设施可局部或远程放置于提供样品和/或经历治疗的患者。当设施远程放置于患者取样和/或患者治疗位置时，患者样品和/或最终治疗材料在密封的独特编码的容器中从患者输送和/或输送给患者，并且远程位置通过装置与设施连接，以允许传输和收到患者和样品同一性，以提供保持样品和加工的材料的物理和同一性完整性的装置。在加工工作流程的所有阶段，从样品接收到配制治疗材料用于给予，通过使用一次性封闭的加工部件，平行加工设施在加工单元内保持样品的物理分隔。通过提高在每一个单元中加工站的数量，设施容易可缩放，并且通过在加工步骤具有长持续时间的单元中具有较大数量的站，和在具有短加工步骤的单元中具有较少数量的站(例如，在样品隔离单元中少量的站；在细胞扩增单元中较大数量的站)，可定制在每一个单元中加工站的数量，以向设施提供优化效率和生产量。通过功能隔离加工站，能够在共同的单元内提供加工站所需的优化环境(照明、电力和其它服务，温度控制等)。比起其中对于单一患者的所有加工在单独的室内进行的常规的复制的平行操作的缺点(例如，设备的冗余复制，需要另外的空间和设备服务的可缩放性)，单元式平行加工设施的这些特性提供多个关键的优点。参考图1进行可缩放的细胞疗法加工设施的一本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于优化细胞加工设施的性能的方法，所述设施包含多个细胞加工单元，并且所述设施提供经加工的细胞样品，用于由细胞样品得到的治疗用途，所述方法包括对所述细胞加工设施实施过程模拟模型化的步骤，以确定至少加工单元的优化排列和/或数量。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.01.20 US 62/105,3301.一种用于优化细胞加工设施的性能的方法，所述设施包含多个细胞加工单元，并且所述设施提供经加工的细胞样品，用于由细胞样品得到的治疗用途，所述方法包括对所述细胞加工设施实施过程模拟模型化的步骤，以确定至少加工单元的优化排列和/或数量。2.权利要求1的方法，其中每一个加工单元包括多个加工站，并且所述模型化用于优化在每一个单元的加工站的数量，用于所述优化性能。3.权利要求1或2的方法，所述方法还包括实施进一步过程模拟模型化，以确定优化操作员数量，和/或所需的细胞加工设备。4.权利要求1、2或3的方法，所述方法还包括在所述设施的操作期间实施进一步过程模拟，包括分析当前的操作数据和历史的操作数据，以便预测有问题的操作条件。5.权利要求1-4中任一项的方法，其中所述细胞加工设施用于每年加工50或更多个，优选100或更多个，更优选500或更多个，更优选1000或更多个，更优选5000或更多个细胞样...

【专利技术属性】
技术研发人员：D巴克什，AS孔特，NL伍德，RD史密斯，
申请(专利权)人：通用电气医疗集团生物科学公司，
类型：发明
国别省市：美国,US