电穿孔技术的应用
目前已上市的电穿孔平台,存在以下缺点:
平台不开放,参数调整优化难
体系放大一致性欠佳,工艺开发生产转化难
亦或是商业模式不大友好,使用成本高昂
寻找降本增效的电转方案是行业一致的诉求。
在电转技术方面,赛默飞早有储备。10多年前赛默飞已推出了Neon电转系统,Neon在高校和科研院所广泛应用,在免疫细胞中基因编辑领域积累丰富经验。基于与细胞治疗领域专业客户的多年深度合作,赛默飞于2022年推出Gibco? CTS? Xenon?大规模电转染系统,保持了与Neon Nxt一致的脉冲配置和开放的操作平台,通过简单的优化,即可实现研发到生产的体系放大。此外,满足大体积、符合GMP生产需求的Xenon也不会收取任何license fee或milestone费用,真正做到降本增效。
图1. Gibco? CTS? Xenon? 大规模细胞电转染系统
Gibco CTS Xenon 电转染系统特点
处理量大且快速:处理量为1–25mL,25分钟内能够转染多达2.5x10?个T细胞
性能可靠,可保持高细胞活力:高达90%的基因敲除效率和80%的细胞活力
工艺灵活性高:仪器配备了用户可编程系统,允许用户在细胞治疗的工艺开发到商业化生产的所有阶段,根据各种细胞类型和目标递送物创建并优化电转染方案
非病毒物理转染:可用于递送DNA、RNA和蛋白质
封闭式系统处理工艺:MultiShot(MS)耗材可以无菌焊接至PVC管或C-Flex管
Gibco CTS Xenon 电转染系统特应用案例
Gibco? CTS? Xenon?实现高效T细胞基因编辑
使用Cas9/gRNA敲除内源性T细胞受体(TCR)并敲入表达第二代CAR构建体的双链线性DNA。使用Invitrogen? Neon?电转染系统(100 μL),或在CTS Xenon大规模电转染仪器上使用Xenon SingleShot电转染腔室(1 mL)或Xenon MultiShot电转染套件(18 mL)转染5×10?个细胞/mL,并设置未转染组。转染3天后,通过流式细胞术分析评估CAR T细胞上的CD19基因表达。使用细胞计数仪和Gibco台盼蓝染色评估细胞活性。
图2. 对三个来源于白细胞单采术的T细胞供体进行CAR T细胞电转染分析
Gibco? CTS? Xenon?可实现高效NK细胞基因编辑
使用Cas9/gRNA敲除内源性B2M基因。使用Invitrogen? Neon?电转染系统(100 μL),或在CTS Xenon大规模电转染仪器上使用Xenon SingleShot电转染腔室(1 mL)5×10?个细胞/mL。转染3天后,通过流式细胞术分析评估NK细胞阳性率(中间列)及B2M基因敲除效率(左边2列)。使用细胞计数仪和Gibco台盼蓝染色评估细胞活性(右列)。
图3. 三个来源于白细胞单采术的NK细胞使用CTS NK-Xpander培养基培养6天后,计数并进行NK细胞电转染分析
Gibco? CTS? Xenon?可助力大规模HSC (CD34+ T)细胞的基因改造
在电穿孔后的细胞培养过程中,不同系统间细胞活力相当 (A), 基因编辑效率也都维持比较高的水平,CTS Xenon 1mL SS平均编辑效率为82%±9,Multi-shot平均为75%±8 / 5mL,Neon 100 μL平均基因编辑效率为81%±7(B)。
图4. 分别使用Neon 100 μL系统和Xenon 1mL SS及5-25mL MS系统电转HSCs细胞,评价Neon到Xenon的可扩展性
Xenon系统可提供多款电转染缓冲液。CTS Xenon 电转缓冲液(EP buffer)、基因组编辑缓冲液(GE buffer)和低电导率电转缓冲液(LC buffer),专为与CTS Xenon 系统配合使用而设计,可提供100 mL 瓶装和袋装形式,便于工艺开发和封闭式系统生产规模扩大。
Gibco CTS Rotea逆流离心系统
为了满足细胞治疗生产工艺往自动化封闭式的生产需求,我们开发出成熟工艺,利用CTS Rotea逆流离心系统灵活、温和、输出体积可低至5mL的特点,实现电转前细胞电转液的小体积、高密度、封闭式置换,输出密度可高达5E8细胞/mL,回收率>80%,活率> 90%。
图5. Rotea与Xenon物理连接:利用Rotea将待电转细胞进行洗涤并置换成电转液,然后通过管路无菌热接接至Xenon multishot管路中,将需电转的细胞以及payload泵至Xenon电转仪,实现全封闭的电转流程。
Rotea可做到高精准度、低体积输出并维持高细胞活率和高回收率的仪器,我们也经过内部和客户多方测试,发现经CTS Rotea逆流离心系统洗涤浓缩置换电转液的样品,后续基因编辑效率与细胞活率都与手工离心置换电转液组相当。
图6. 单采血分离PBMC后,使用dynabeads 一步法分离与激活T细胞。2天后,分别用Rotea和手工离心对激活的T细胞进行洗涤和电转液置换,随即进行电转,电转分别采用Neon小电转和CTS Xenon大规模电转进行测试。图中上部分为基因编辑效率,在电转3天后,3个不同的donor中,Rotea组和手工离心组的基因编辑效率都是相当的,Xenon在21%-36%,Neon为10%-15%。图下半部分展示了对应各组细胞活率,均维持在90%左右。
总结
基于在非病毒细胞改造技术方面的多年经验积累,赛默飞全新推出如CTS Xenon大规模电转仪、CTS Rotea逆流离心细胞处理系统以及DynaCellect新一代自动化磁珠分选平台,通过各仪器的物理连接及Cellmation数字化整合软件,赛默飞打造了一流的封闭式、模块化和自动化非病毒细胞治疗生产解决方案。这一套可扩展性生产解决方案,可帮助大家实现不同类型细胞疗法的降本增效及国际化工艺生产的需求。
图7. 赛默飞非病毒细胞治疗生产解决方案概览
此外,赛默飞基于CTS Rotea和CTS Xenon构建了封闭式整合平台,并实现了CAR T细胞的高效生产。基于CTS 仪器的模块化特性,加上其数字化和物理整合能力,可灵活配置满足多样化生产需求。
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