隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和監(jiān)管政策的不斷完善，特別是2021年兩款CAR-T細(xì)胞藥物的上市，預(yù)示著中國細(xì)胞治療行業(yè)已形成了相對完整的產(chǎn)業(yè)鏈，涵蓋從上游的細(xì)胞檢測存儲，中游的藥物研發(fā)到下游的臨床治療。目前，細(xì)胞療法的主要細(xì)胞類型是干細(xì)胞和免疫細(xì)胞，它們在體外可以進行增殖，然后回輸患者體內(nèi)替換受損、異常死亡的細(xì)胞或精準(zhǔn)靶向腫瘤組織，從而達(dá)到治療疾病的目的。
根據(jù)一項包含1705個細(xì)胞治療臨床試驗的統(tǒng)計分析，T細(xì)胞療法臨床數(shù)量占比最大（767，45%），干細(xì)胞療法緊隨其后（620，36%），腫瘤治療在所有應(yīng)用中占比最高（T細(xì)胞療法中85%，干細(xì)胞中28.1%）。
一方面，細(xì)胞治療行業(yè)蓬勃發(fā)展；另一方面，全球獲批上市的干細(xì)胞藥物和免疫細(xì)胞藥物數(shù)量還較少。“每一款細(xì)胞藥物都有其專屬的特性，因此需要慎重地設(shè)計產(chǎn)品和工藝流程，建立產(chǎn)品的質(zhì)量、安全性及藥效相關(guān)屬性。細(xì)胞產(chǎn)品的生產(chǎn)制備過程比較復(fù)雜，如何確保產(chǎn)品不同批次間的均一性和穩(wěn)定性是行業(yè)目前關(guān)注的重點。”吉美瑞生董事長、首席科學(xué)家左為教授分析到。
在政府政策的引導(dǎo)支持、不斷增長的細(xì)胞療法需求、資本流入的增加以及生物技術(shù)公司之間的多邊合作等多方因素的驅(qū)動下，市場對細(xì)胞療法的要求越來越高，因此，提供細(xì)胞制備相關(guān)設(shè)備和服務(wù)的公司將為行業(yè)的發(fā)展添磚加瓦。
細(xì)胞治療藥物的生產(chǎn)過程
由于細(xì)胞療法作為個性化的方案，目前在科研及早期臨床試驗階段的細(xì)胞治療產(chǎn)品制造過程中并沒有一個成熟通用的方法。市場缺少定制的專為細(xì)胞治療產(chǎn)品開發(fā)服務(wù)的生產(chǎn)設(shè)備，有一部分的細(xì)胞治療產(chǎn)品是通過手動操作生產(chǎn)的，這產(chǎn)生了對熟練操作人員的依賴，生產(chǎn)放大工藝?yán)щy，污染幾率大、批次間產(chǎn)品不均一等問題。細(xì)胞治療產(chǎn)品的生產(chǎn)過程通常包含如下幾個通用的步驟。
可以看出，細(xì)胞藥物的生產(chǎn)制造是一個復(fù)雜的過程，涉及跨越不同地理位置的多個步驟。任何生產(chǎn)、儲存或運輸上的操作失誤都會影響細(xì)胞的質(zhì)量，最終影響患者的治療效果。
以干細(xì)胞治療為例，使用自體或異體干細(xì)胞進行有效臨床細(xì)胞治療的第一步是需要體外擴增大量的細(xì)胞，且細(xì)胞處理必須按照GMP標(biāo)準(zhǔn)。傳統(tǒng)的細(xì)胞擴增使用培養(yǎng)瓶，在生物安全柜中操作和CO2培養(yǎng)箱中進行細(xì)胞培養(yǎng)，整個過程有許多開放式的操作步驟，而且由于許多干細(xì)胞類型是貼壁生長，擴增需要多個培養(yǎng)瓶，人工操作會導(dǎo)致培養(yǎng)瓶之間差異，也會增加被微生物污染的風(fēng)險。
因此，干細(xì)胞體外擴增培養(yǎng)的一個潛在的解決方案是使用自動化設(shè)備，通過融入AI、自動化等技術(shù)將處理和細(xì)胞培養(yǎng)的多個步驟形成一站式操作，實現(xiàn)細(xì)胞培養(yǎng)過程自動化觀察、自動化傳代、自動化培養(yǎng)。由機械自動化取代人工操作，培養(yǎng)出的細(xì)胞不同批次間的均一性和穩(wěn)定性更好，且效率將顯著提升。
智能細(xì)胞自動化制備平臺
細(xì)胞治療行業(yè)內(nèi)的研發(fā)人員和相關(guān)設(shè)備制造商在確定如何自動化、哪些生產(chǎn)工藝步驟需要自動化以及如何將自動化整合到其現(xiàn)有的生產(chǎn)工藝流程中等方面是需要互相支持的。以細(xì)胞制備環(huán)節(jié)為例，海爾生物醫(yī)療與吉美瑞生近日共同打造了基于R-Clone技術(shù)平臺的智能細(xì)胞自動化制備平臺，通過運用自動化、智能化、信息化、人工智能以及圖像處理等技術(shù)，實現(xiàn)了從細(xì)胞接種、鋪板、觀察、換液、傳代、培養(yǎng)到收集一站式細(xì)胞制備工作，同時依托智慧細(xì)胞大數(shù)據(jù)管理平臺，實現(xiàn)細(xì)胞制備的全流程、全追溯、全可控，使手工操作密集且出錯風(fēng)險較高的流程實現(xiàn)了自動化。
與傳統(tǒng)的手工操作相比，海爾生物醫(yī)療智能細(xì)胞自動化制備平臺具有以下三大優(yōu)勢：
1、安全保障
智能細(xì)胞自動化制備平臺，打造全封閉的細(xì)胞制備培養(yǎng)環(huán)境，在內(nèi)部形成動態(tài)的A級環(huán)境，降低了細(xì)胞污染風(fēng)險，保障細(xì)胞培養(yǎng)安全。智慧細(xì)胞大數(shù)據(jù)管理平臺實現(xiàn)了“人、機、料、法、環(huán)、細(xì)胞安全”的全流程數(shù)字化管理，覆蓋訂單管理、樣品接收、生產(chǎn)質(zhì)控、樣本存儲、治療出庫等各個環(huán)節(jié)，保障細(xì)胞產(chǎn)業(yè)流程的全面可控。環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)可實時掌握實驗環(huán)境及設(shè)備運行狀況，異常自動報警；計算機系統(tǒng)信息化驗證平臺可保證細(xì)胞制備質(zhì)控關(guān)鍵數(shù)據(jù)實時反饋，出現(xiàn)問題即時分析處理，讓人員從繁瑣記錄工作中解放出來，還避免了人為差錯。
2、質(zhì)量控制
以標(biāo)準(zhǔn)sop在系統(tǒng)中實現(xiàn)質(zhì)量控制點數(shù)字化，通過機械自動化穩(wěn)定操作來達(dá)到細(xì)胞制備的規(guī)范化和標(biāo)準(zhǔn)化。由于機械和人工采用同一套工藝流程，自動化制備出的細(xì)胞均一性和質(zhì)量都更高。此外，自動化數(shù)據(jù)記錄的完整性和可追溯性將更符合GMP附錄和其他法規(guī)的要求。
3、效率提高
通過細(xì)胞圖像AI識別，標(biāo)準(zhǔn)化判別細(xì)胞生長狀況，通過細(xì)胞擴增過程的自動化機械臂操作，單位時間內(nèi)的操作效率顯著提高；在保證耗材提供充分的情況下，根據(jù)人機交互系統(tǒng)設(shè)定的操作程序，可以進行24小時不間斷的細(xì)胞培養(yǎng)操作；可視化操作系統(tǒng)，使得管理過程更高效。
目前，采用海爾生物醫(yī)療聯(lián)合吉美瑞生打造的智能細(xì)胞自動化制備平臺“仙荷一號”制備的肺前體細(xì)胞，已成功在知名三甲醫(yī)院用于臨床研究中患者的治療。
信息化、自動化、智能化是細(xì)胞療法的最好選擇
隨著臨床研究的進展和細(xì)胞治療產(chǎn)品的陸續(xù)上市，細(xì)胞療法給人類徹底治愈癌癥提供了一個可行的方案。目前，個性化定制細(xì)胞療法產(chǎn)品帶來的生產(chǎn)過程的復(fù)雜性和高成本仍然制約著細(xì)胞治療產(chǎn)品在患者群體中的推廣。信息化、自動化生產(chǎn)過程是行業(yè)內(nèi)給出的一個解決辦法，通過全流程可控的系統(tǒng)操作實現(xiàn)細(xì)胞療法產(chǎn)品的規(guī)?；ㄖ?、生產(chǎn)工藝的可重復(fù)和產(chǎn)品質(zhì)量的一致性，從而在未來真正提高患者的可及性。
目前，海爾生物醫(yī)療已打造出包含產(chǎn)品追溯體系、智能細(xì)胞自動化制備平臺、智能存儲方案、數(shù)據(jù)監(jiān)控平臺、信息共享平臺等在內(nèi)的智慧細(xì)胞管理全場景解決方案。該方案通過整合物聯(lián)與環(huán)境監(jiān)測設(shè)備，不僅可對實驗室、設(shè)備、樣品信息、細(xì)胞制備數(shù)據(jù)和細(xì)胞自動化制備狀態(tài)等進行實時監(jiān)測和記錄，更是實現(xiàn)細(xì)胞從供體的采集、運輸、接收、檢測、制備、質(zhì)控、儲存、到受體的應(yīng)用回輸?shù)热鞒虜?shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化、可視化、智慧化和可追溯，為生物制藥企業(yè)、高校、科研院所等用戶帶來科學(xué)、標(biāo)準(zhǔn)、安全、高效的數(shù)據(jù)安全方案保障。
臨床試驗中的多種治療細(xì)胞類型（數(shù)據(jù)來源 clinicaltrials.gov，截至2020.08，參考文獻(xiàn)1）
根據(jù)一項包含1705個細(xì)胞治療臨床試驗的統(tǒng)計分析，T細(xì)胞療法臨床數(shù)量占比最大（767，45%），干細(xì)胞療法緊隨其后（620，36%），腫瘤治療在所有應(yīng)用中占比最高（T細(xì)胞療法中85%，干細(xì)胞中28.1%）。
臨床試驗中細(xì)胞療法全景圖（參考文獻(xiàn)1）
一方面，細(xì)胞治療行業(yè)蓬勃發(fā)展；另一方面，全球獲批上市的干細(xì)胞藥物和免疫細(xì)胞藥物數(shù)量還較少。“每一款細(xì)胞藥物都有其專屬的特性，因此需要慎重地設(shè)計產(chǎn)品和工藝流程，建立產(chǎn)品的質(zhì)量、安全性及藥效相關(guān)屬性。細(xì)胞產(chǎn)品的生產(chǎn)制備過程比較復(fù)雜，如何確保產(chǎn)品不同批次間的均一性和穩(wěn)定性是行業(yè)目前關(guān)注的重點。”吉美瑞生董事長、首席科學(xué)家左為教授分析到。
在促進創(chuàng)新和工業(yè)化的政府政策下實現(xiàn)技術(shù)、資本和資源的區(qū)域一體化（參考文獻(xiàn)2）
在政府政策的引導(dǎo)支持、不斷增長的細(xì)胞療法需求、資本流入的增加以及生物技術(shù)公司之間的多邊合作等多方因素的驅(qū)動下，市場對細(xì)胞療法的要求越來越高，因此，提供細(xì)胞制備相關(guān)設(shè)備和服務(wù)的公司將為行業(yè)的發(fā)展添磚加瓦。
細(xì)胞治療藥物的生產(chǎn)過程
由于細(xì)胞療法作為個性化的方案，目前在科研及早期臨床試驗階段的細(xì)胞治療產(chǎn)品制造過程中并沒有一個成熟通用的方法。市場缺少定制的專為細(xì)胞治療產(chǎn)品開發(fā)服務(wù)的生產(chǎn)設(shè)備，有一部分的細(xì)胞治療產(chǎn)品是通過手動操作生產(chǎn)的，這產(chǎn)生了對熟練操作人員的依賴，生產(chǎn)放大工藝?yán)щy，污染幾率大、批次間產(chǎn)品不均一等問題。細(xì)胞治療產(chǎn)品的生產(chǎn)過程通常包含如下幾個通用的步驟。
圖源：沙利文《中國細(xì)胞治療產(chǎn)業(yè)發(fā)展白皮書》
可以看出，細(xì)胞藥物的生產(chǎn)制造是一個復(fù)雜的過程，涉及跨越不同地理位置的多個步驟。任何生產(chǎn)、儲存或運輸上的操作失誤都會影響細(xì)胞的質(zhì)量，最終影響患者的治療效果。
以干細(xì)胞治療為例，使用自體或異體干細(xì)胞進行有效臨床細(xì)胞治療的第一步是需要體外擴增大量的細(xì)胞，且細(xì)胞處理必須按照GMP標(biāo)準(zhǔn)。傳統(tǒng)的細(xì)胞擴增使用培養(yǎng)瓶，在生物安全柜中操作和CO2培養(yǎng)箱中進行細(xì)胞培養(yǎng)，整個過程有許多開放式的操作步驟，而且由于許多干細(xì)胞類型是貼壁生長，擴增需要多個培養(yǎng)瓶，人工操作會導(dǎo)致培養(yǎng)瓶之間差異，也會增加被微生物污染的風(fēng)險。
因此，干細(xì)胞體外擴增培養(yǎng)的一個潛在的解決方案是使用自動化設(shè)備，通過融入AI、自動化等技術(shù)將處理和細(xì)胞培養(yǎng)的多個步驟形成一站式操作，實現(xiàn)細(xì)胞培養(yǎng)過程自動化觀察、自動化傳代、自動化培養(yǎng)。由機械自動化取代人工操作，培養(yǎng)出的細(xì)胞不同批次間的均一性和穩(wěn)定性更好，且效率將顯著提升。
智能細(xì)胞自動化制備平臺
細(xì)胞治療行業(yè)內(nèi)的研發(fā)人員和相關(guān)設(shè)備制造商在確定如何自動化、哪些生產(chǎn)工藝步驟需要自動化以及如何將自動化整合到其現(xiàn)有的生產(chǎn)工藝流程中等方面是需要互相支持的。以細(xì)胞制備環(huán)節(jié)為例，海爾生物醫(yī)療與吉美瑞生近日共同打造了基于R-Clone技術(shù)平臺的智能細(xì)胞自動化制備平臺，通過運用自動化、智能化、信息化、人工智能以及圖像處理等技術(shù)，實現(xiàn)了從細(xì)胞接種、鋪板、觀察、換液、傳代、培養(yǎng)到收集一站式細(xì)胞制備工作，同時依托智慧細(xì)胞大數(shù)據(jù)管理平臺，實現(xiàn)細(xì)胞制備的全流程、全追溯、全可控，使手工操作密集且出錯風(fēng)險較高的流程實現(xiàn)了自動化。
海爾生物醫(yī)療聯(lián)合吉美瑞生打造的智能自動化細(xì)胞制備平臺“仙荷一號”
與傳統(tǒng)的手工操作相比，海爾生物醫(yī)療智能細(xì)胞自動化制備平臺具有以下三大優(yōu)勢：
1、安全保障
智能細(xì)胞自動化制備平臺，打造全封閉的細(xì)胞制備培養(yǎng)環(huán)境，在內(nèi)部形成動態(tài)的A級環(huán)境，降低了細(xì)胞污染風(fēng)險，保障細(xì)胞培養(yǎng)安全。智慧細(xì)胞大數(shù)據(jù)管理平臺實現(xiàn)了“人、機、料、法、環(huán)、細(xì)胞安全”的全流程數(shù)字化管理，覆蓋訂單管理、樣品接收、生產(chǎn)質(zhì)控、樣本存儲、治療出庫等各個環(huán)節(jié)，保障細(xì)胞產(chǎn)業(yè)流程的全面可控。環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)可實時掌握實驗環(huán)境及設(shè)備運行狀況，異常自動報警；計算機系統(tǒng)信息化驗證平臺可保證細(xì)胞制備質(zhì)控關(guān)鍵數(shù)據(jù)實時反饋，出現(xiàn)問題即時分析處理，讓人員從繁瑣記錄工作中解放出來，還避免了人為差錯。
智慧細(xì)胞大數(shù)據(jù)管理平臺
2、質(zhì)量控制
以標(biāo)準(zhǔn)sop在系統(tǒng)中實現(xiàn)質(zhì)量控制點數(shù)字化，通過機械自動化穩(wěn)定操作來達(dá)到細(xì)胞制備的規(guī)范化和標(biāo)準(zhǔn)化。由于機械和人工采用同一套工藝流程，自動化制備出的細(xì)胞均一性和質(zhì)量都更高。此外，自動化數(shù)據(jù)記錄的完整性和可追溯性將更符合GMP附錄和其他法規(guī)的要求。
3、效率提高
通過細(xì)胞圖像AI識別，標(biāo)準(zhǔn)化判別細(xì)胞生長狀況，通過細(xì)胞擴增過程的自動化機械臂操作，單位時間內(nèi)的操作效率顯著提高；在保證耗材提供充分的情況下，根據(jù)人機交互系統(tǒng)設(shè)定的操作程序，可以進行24小時不間斷的細(xì)胞培養(yǎng)操作；可視化操作系統(tǒng)，使得管理過程更高效。
目前，采用海爾生物醫(yī)療聯(lián)合吉美瑞生打造的智能細(xì)胞自動化制備平臺“仙荷一號”制備的肺前體細(xì)胞，已成功在知名三甲醫(yī)院用于臨床研究中患者的治療。
信息化、自動化、智能化是細(xì)胞療法的最好選擇
隨著臨床研究的進展和細(xì)胞治療產(chǎn)品的陸續(xù)上市，細(xì)胞療法給人類徹底治愈癌癥提供了一個可行的方案。目前，個性化定制細(xì)胞療法產(chǎn)品帶來的生產(chǎn)過程的復(fù)雜性和高成本仍然制約著細(xì)胞治療產(chǎn)品在患者群體中的推廣。信息化、自動化生產(chǎn)過程是行業(yè)內(nèi)給出的一個解決辦法，通過全流程可控的系統(tǒng)操作實現(xiàn)細(xì)胞療法產(chǎn)品的規(guī)?；ㄖ?、生產(chǎn)工藝的可重復(fù)和產(chǎn)品質(zhì)量的一致性，從而在未來真正提高患者的可及性。
目前，海爾生物醫(yī)療已打造出包含產(chǎn)品追溯體系、智能細(xì)胞自動化制備平臺、智能存儲方案、數(shù)據(jù)監(jiān)控平臺、信息共享平臺等在內(nèi)的智慧細(xì)胞管理全場景解決方案。該方案通過整合物聯(lián)與環(huán)境監(jiān)測設(shè)備，不僅可對實驗室、設(shè)備、樣品信息、細(xì)胞制備數(shù)據(jù)和細(xì)胞自動化制備狀態(tài)等進行實時監(jiān)測和記錄，更是實現(xiàn)細(xì)胞從供體的采集、運輸、接收、檢測、制備、質(zhì)控、儲存、到受體的應(yīng)用回輸?shù)热鞒虜?shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化、可視化、智慧化和可追溯，為生物制藥企業(yè)、高校、科研院所等用戶帶來科學(xué)、標(biāo)準(zhǔn)、安全、高效的數(shù)據(jù)安全方案保障。
