Čo sa rozumie pod CAR-T-bunková terapia?

CAR-T-bunkové terapie sa zakladajú na personalizovanom prístupe: pacientovi sa odoberú vlastné imunitné bunky, tzv. T-bunky, ktoré sa modifikujú, rozmnožia a následne vrátia, aby imunitný systém mohol sám bojovať proti rakovinovým bunkám. Tento individualizovaný liečebný postup sľubuje vyššiu účinnosť a menej vedľajších účinkov. Okrem toho stačí liečbu podstúpiť len raz. Vzhľadom na svoju zložitosť a ručnú výrobu je však k dispozícii len v obmedzenom množstve.

Prečo je výroba CAR-T buniek taká zložitá a nákladná?

Výroba CAR-T buniek je zložitá a zahŕňa mnoho po sebe nasledujúcich krokov: Najskôr sa z krvi pacienta odoberú T‑bunky z krvi pacienta. Tieto bunky je potrebné očistiť, aktivovať a geneticky upraviť tak, aby rozpoznávali rakovinové bunky. Následne sa modifikované bunky rozmnožia a podrobia rozsiahlym testom, aby sa overila ich bezpečnosť a účinnosť. Na to všetko sú potrebné sterilné výrobné priestory, špeciálne zariadenia a dobre vyškolený personál.

Vysoké náklady sú spôsobené drahými materiálmi a špeciálnymi reagenciami, ako aj náročnou infraštruktúrou a veľkým množstvom testov. Okrem toho je každá terapia prispôsobená individuálne pre konkrétneho pacienta.

Decentralizovaná, automatizovaná výroba CAR‑T‑buniek

Preto Fraunhoferov‑Inštitút pre výrobu a automatizáciu (IPA) s využitím technológie spoločnosti Festo vyvinul automatizačný koncept pre malé, decentralizované výrobné systémy na spracovanie imunitných buniek.

Tieto modulárne minifabriky by sa mohli prevádzkovať napríklad na univerzitných klinikách, fungujú vo veľkej miere automatizovane a nevyžadujú takmer žiadny odborný personál. Automatizácia výrazne skracuje výrobné časy a znižuje náklady, čím sa CAR‑T‑terapie stávajú rýchlejšími, lacnejšími a dostupnejšími pre väčší počet pacientov.

Škálovateľnosť personalizovaných bunkových terapií

Mini-továrne sa skladajú z rôznych modulov, ktorými kazety postupne prechádzajú. Na každého pacienta je potrebná jedna kazeta pre každý krok liečby, v ktorej sa T-bunky podrobujú potrebným ošetreniam. V kazete určenej na fázu procesu úpravy buniek zabezpečujú automatizačné komponenty spoločnosti Festo presný transport kvapalín v obmedzenom priestore.

Kazeta obsahuje uzavretý a sterilný systém na prúdenie tekutín, ktorý obsahuje všetky prvky potrebné na modifikáciu buniek. Samotné prvky sú pasívne. Spustia sa zvonku, keď sa kazeta zasunie do jedného z modulov minifabriky.

Presné riadenie prietoku kvapaliny vďaka integrovaným ventilom

V komore na kultiváciu buniek sa T-bunky vystavia pôsobeniu vírusov, ktoré do nich vnášajú genetický materiál obsahujúci plán na vytvorenie takzvaných CAR receptorov. V dôsledku toho T-bunky produkujú špeciálne CAR receptory a menia sa na CAR-T-bunky.

Na tento účel je potrebné rôzne živné médiá presne nadávkovať do komory na kultiváciu buniek, kde sa zmiešajú a temperujú. Túto úlohu plní difúzne spájaný rozdeľovač od spoločnosti Festo. Rozvodný blok obsahuje systém kanálov, prostredníctvom ktorého spája všetky časti kazety. Umožňuje presný transport kvapalín. Do rozdeľovača sú integrované ventily, ktoré sa ovládajú zvonku pomocou riadiaceho vzduchu, čím sa vytvára spojenie medzi jednotlivými prvkami.

Pohyb kvapaliny funguje na princípe tlačenia a ťahania pomocou stlačeného vzduchu alebo vákua. Vďaka inteligentne riadenému stlačenému vzduchu je možné presne dávkovať aj tie najmenšie množstvá a dopravovať ich vnútri kazety – a to aj v najmenšom montážnom priestore. Aby bolo možné kazetu následne použiť pre ďalších pacientov, je potrebné vymeniť len tie časti, ktoré prišli do kontaktu s bunkami a vírusmi. Systém je navrhnutý tak, aby sa to dalo vykonať niekoľkými jednoduchými úkonmi a mimo čistého priestoru.