Cosa si intende per terapia cellulare CAR-T?

Le terapie cellule CAR-T seguono un approccio personalizzato: si prelevano le cellule immunitarie, le cosiddette cellule T, del paziente che vengono poi modificate, moltiplicate e reintrodotte, in modo che il sistema immunitario possa contrastare autonomamente le cellule tumorali. Questo percorso terapeutico personalizzato promette una maggiore efficacia e minori effetti collaterali. Inoltre, la terapia deve essere effettuata una sola volta. Tuttavia, data la sua complessità e la produzione manuale, è disponibile solo in misura limitata.

Perché la produzione delle cellule CAR-T è così complessa e costosa?

La produzione di cellule CAR-T è complessa e comprende numerose fasi successive: innanzitutto vengono prelevate le cellule T dal sangue del paziente. Queste cellule devono essere purificate, attivate e geneticamente modificate in modo tale da riconoscere le cellule tumorali. Successivamente, le cellule modificate vengono coltivate e sottoposte a test approfonditi per verificarne la sicurezza e l'efficacia. Tutto ciò richiede impianti di produzione sterili, attrezzature specifiche e personale ben addestrato.

I costi elevati sono dovuti ai materiali costosi e ai reagenti speciali, nonché alle infrastrutture complesse e ai numerosi test. Inoltre, ogni terapia viene personalizzata in base alle esigenze del singolo paziente.

Produzione decentralizzata e automatizzata di cellule CAR‑T

Per tale ragione, l'istituto Fraunhofer per la tecnologia di produzione e l'automazione (IPA) ha sviluppato, avvalendosi della tecnologia di Festo, un concetto di automazione per piccoli sistemi di produzione decentralizzati destinati al trattamento delle cellule immunitarie.

Queste mini-fabbriche modulari potrebbero essere gestite, ad esempio, presso le cliniche universitarie; funzionano in modo ampiamente automatizzato e richiedono pochissimo personale specializzato. Grazie all'automazione, i tempi e i costi di produzione vengono notevolmente ridotti, consentendo di ottenere terapie CAR‑T più veloci, più economiche e accessibili a un maggior numero di pazienti.

Scalabilità delle terapie cellulari personalizzate

Le mini-fabbriche sono costituite da diversi moduli che vengono attraversati gradualmente dalle cartucce. Per ogni fase del processo terapeutico è necessaria una cartuccia per paziente, nella quale le cellule T vengono sottoposte ai trattamenti necessari. All'interno della cartuccia destinata alla fase di processo relativa alla modifica delle celle, i componenti di automazione Festo garantiscono un trasporto preciso dei fluidi in uno spazio estremamente ridotto.

La cartuccia contiene un sistema di fluidi ermetico e sterile, dotato di tutti gli elementi necessari per modificare le cellule. Gli elementi in sé sono passivi. Vengono azionati dall'esterno quando la cartuccia viene inserita in uno dei moduli della mini-fabbrica.

Controllo preciso del flusso grazie alle valvole integrate

Nella camera di coltura cellulare le cellule T vengono messe a contatto con virus che introducono materiale genetico contenente il codice per i cosiddetti recettori CAR. In questo modo, le cellule T producono speciali recettori CAR e si trasformano in cellule CAR-T.

A tal fine, i vari fluidi devono essere dosati con precisione nella camera di coltura cellulare, dove vengono miscelati e portati alla temperatura desiderata. A occuparsene è un Diffusion Bonded Manifold di Festo. Il modulo di distribuzione è dotato di un sistema a canali che collega tutte le zone della cartuccia. Ciò consente un trasporto preciso dei liquidi. Nel Manifold sono integrate delle valvole che vengono azionate dall'esterno tramite aria di pilotaggio, in modo da stabilire il collegamento tra i singoli elementi.

Il movimento del fluido avviene tramite spinta e aspirazione mediante aria compressa o vuoto. Grazie a un sistema di aria compressa a regolazione intelligente, è possibile dosare con precisione anche le quantità più piccole e trasportarle all'interno della cartuccia, il tutto in uno spazio compatto. Per poter riutilizzare la cartuccia con altri pazienti, è sufficiente sostituire solo gli elementi che sono entrati a contatto con le cellule e i virus. Il sistema è progettato affinché questa operazione possa essere eseguita in pochi semplici passaggi e al di fuori di una camera bianca.