Liệu pháp tế bào CAR‑T‑ nghĩa là gì?

Liệu pháp tế bào CAR-T tuân theo phương pháp cá nhân hóa: Các tế bào miễn dịch của chính bệnh nhân, được gọi là tế bào T, được lấy ra, biến đổi, nhân lên và đưa trở lại cơ thể để hệ thống miễn dịch có thể tự chống lại các tế bào ung thư. Phương pháp điều trị cá thể hóa này hứa hẹn hiệu quả cao hơn và ít tác dụng phụ hơn. Hơn nữa, liệu pháp này chỉ cần thực hiện một lần duy nhất. Tuy nhiên, do tính phức tạp và quy trình sản xuất thủ công, sản phẩm này chỉ có số lượng hạn chế.

Tại sao việc sản xuất tế bào CAR-T lại phức tạp và tốn kém đến vậy?

Quá trình sản xuất tế bào CAR-T rất phức tạp và bao gồm nhiều bước liên tiếp: Đầu tiên, các tế bào T‑ được lấy từ máu của bệnh nhân. Các tế bào này cần được làm sạch, kích hoạt và biến đổi gen để chúng có thể nhận biết tế bào ung thư. Sau đó, các tế bào đã được biến đổi sẽ được nhân lên và thử nghiệm rộng rãi để đảm bảo chúng an toàn và hiệu quả. Tất cả những điều này đòi hỏi các cơ sở sản xuất vô trùng, thiết bị chuyên dụng và nhân viên được đào tạo bài bản.

Chi phí cao phát sinh từ các vật liệu đắt tiền và thuốc thử đặc biệt, cũng như từ cơ sở hạ tầng phức tạp và nhiều xét nghiệm. Hơn nữa, mỗi liệu pháp được sản xuất riêng cho từng bệnh nhân.

Sản xuất tế bào CAR‑T‑ phi tập trung, tự động

Do đó, Viện‑Fraunhofer về Kỹ thuật sản xuất và Tự động hóa (IPA) đã phát triển một khái niệm tự động hóa cho các hệ thống sản xuất nhỏ, phân tán để xử lý tế bào miễn dịch bằng công nghệ của Festo.

Ví dụ, những nhà máy mini dạng mô-đun này có thể được vận hành tại các bệnh viện đại học, hoạt động phần lớn tự động và hầu như không cần đến nhân viên chuyên môn. Tự động hóa giúp giảm đáng kể thời gian và chi phí sản xuất, từ đó cho phép liệu pháp CAR‑T‑ hoạt động hiệu quả hơn, nhanh hơn, rẻ hơn và dễ tiếp cận hơn đối với nhiều bệnh nhân.

Khả năng mở rộng của liệu pháp tế bào cá nhân hóa

Các nhà máy mini bao gồm nhiều mô-đun khác nhau, các khay sẽ đi qua từng bước một trong những mô-đun này. Đối với mỗi bệnh nhân, cần có một hộp chứa thiết bị cho mỗi bước của quy trình điều trị, trong đó các tế bào T nhận được các phương pháp điều trị cần thiết. Trong khay cho bước xử lý điều chỉnh tế bào, các linh kiện tự động hóa của Festo đảm bảo vận chuyển chất lỏng chính xác trong không gian lắp đặt chật hẹp nhất có thể.

Khay chứa một hệ thống chất lỏng khép kín và vô trùng bao gồm tất cả các thành phần cần thiết để biến đổi tế bào. Bản thân các phần tử đó đều thụ động. Chúng được vận hành từ bên ngoài khi khay được lắp vào một trong các mô-đun của nhà máy mini.

Kiểm soát chất lỏng chính xác nhờ các van tích hợp.

Trong buồng nuôi cấy tế bào, tế bào T được tiếp xúc với virus, những virus này đưa vào vật liệu di truyền chứa bản thiết kế cho các thụ thể CAR. Kết quả là, các tế bào T sản sinh ra các thụ thể CAR đặc biệt và trở thành tế bào CAR-T.

Các loại môi trường nuôi cấy khác nhau phải được định lượng chính xác vào buồng nuôi cấy tế bào, trộn đều và điều chỉnh nhiệt độ. Việc này được thực hiện bởi một Diffusion Bonded Manifold đến từ Festo. Bộ phân phối khí chứa một hệ thống kênh dẫn và liên kết tất cả các khu vực của khay thông qua hệ thống này. Nó cho phép vận chuyển chất lỏng một cách chính xác. Các van được tích hợp vào bộ phận phân phối, được điều khiển từ bên ngoài thông qua nguồn khí nén để thiết lập liên kết giữa các bộ phận riêng lẻ.

Chuyển động của chất lỏng được thực hiện bằng cách đẩy và kéo bằng khí nén hoặc chân không. Hệ thống khí nén được điều khiển thông minh cho phép định lượng và vận chuyển chính xác ngay cả những lượng nhỏ nhất bên trong khay – tất cả đều nằm trong không gian lắp đặt nhỏ nhất có thể. Để có thể sử dụng khay chứa mẫu cho các bệnh nhân khác sau này, chỉ cần thay thế các bộ phận đã tiếp xúc với tế bào và virus. Hệ thống được thiết kế để việc này có thể được thực hiện chỉ trong vài bước và bên ngoài phòng sạch.