CAR-T细胞治疗产品的代谢组学质控方案

2023-07-18 12:16:18, Untangled

背景介绍

BACKGROUND

近年来，免疫治疗经历了一系列突飞猛进的发展，以特异性过继免疫细胞疗法及免疫检查点抗体疗法为代表的新型免疫治疗技术因其在临床研究中取得的显著疗效而成为学术界和产业界共同关注的焦点。其中，嵌合抗原受体T细胞免疫疗法（CAR-T疗法）因其在白血病、淋巴瘤、多发性骨髓瘤的治疗中展现出显著的治疗效果而成为国内外研究的热点。随着我国对CAR-T技术的研究不断深入，国内企业的积极布局和产业链的延伸，我国的CAR-T细胞治疗技术也在紧随国际趋势的发展。目前，国内外已相继出台多项关于细胞治疗质量控制的指导原则，更好地为相关科研机构和企业创造细胞产品研发环境并提供技术支持。但是CAR-T细胞作为一种活的“药物”，与传统生物制品相比，其在生产工艺、质量研究、质量控制、放行检测和稳定性研究等方面均具有特殊之处，因此质量研究和质量控制难度更大；近年来，随着多组学技术的发展和相关数据的积累，包括蛋白质组学和代谢组学在内的多维组学分析的数据，为剖析 CAR-T 细胞产品表型、生产过程和生长反应，以及发现新的药效靶点和耐药途径提供了独特的机会。

代谢组学可以提供各种细胞代谢活动的功能解读，描绘 CAR-T 细胞中通过各种生化过程产生的代谢物及其中间产物，对于不同 CAR 设计或不同环境条件下 CAR-T 细胞代谢过程的动态评估具有优势，维持 CAR-T 细胞代谢适应度对有效治疗的关键作用；代谢组学数据还可以用于 CAR-T 细胞的代谢重编程，以探索CAR-T细胞分化情况、营养情况和对外部培养环境因素的适应性。为 CAR-T 细胞产品开发的生物学提供新的见解，有助于进一步加速研发具有更好疗效和安全性的产品以及对产品更好的进行质量控制，为细胞治疗产品研发的健康发展提供分子角度的支持。

解决方案

为支持CAR-T细胞产品质量控制方法的开发，氨探生物利用自主研发的qPharos™航标灯技术和qULTRA™卓越产品平台，成功开发了自动化样本处理、高度覆盖、高重现性和高稳定性的代谢组学方法（图1）。通过高覆盖和高灵敏度的非靶向代谢组学分析，识别有害的表型异质性和制造前自体T细胞的通路状态，有助于CAR-T细胞产品的质量控制，为CAR设计或产品制造提供提高其功能的分子策略。

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图1 .细胞代谢组学实验流程图

方案特色介绍

1. 结果稳定可靠

自建的细胞代谢组标准品数据库（Cell_meta_db）包含了1000种内源性小分子代谢物二级谱图及相关信息（图2），其中氨基酸类196种、糖类118种、脂肪酸类135种、脂质类110种、核苷酸类114种、有机酸类178种、维生素及辅酶类56种、小肽类79种以及氨探生物独自添加的14种同位素标记代谢物。代谢组学原始数据与自建数据库进行严格二级质谱谱图比对，可以对细胞治疗相关的关键代谢物进行最高级别的鉴定定性及实现绝对定量分析；

图2. 细胞代谢组标准品数据库Cell_meta_db信息汇总

2. 代谢物覆盖度广

本平台通过与亲水性色谱和反相色谱联用两种色谱分离方法，超高灵敏度Q Exactive Orbitrap质谱平台正负离子质谱检测方法相结合，可以深度覆盖与细胞治疗相关的12条代谢通路代谢物的定性及定量检测，显示出检测平台深度的覆盖范围（图3）。

图3. 与细胞治疗相关的12条代谢通路细代谢物数据库覆盖情况

3.关键代谢物的差异展示

通过文献查阅，汇总了参与CAR-T细胞治疗的重要代谢物，如关键营养素物质（葡萄糖、谷氨酰胺、色氨酸、精氨酸、蛋氨酸、丝氨酸）、生物活性物质（天冬酰胺、乳酸、脯氨酸、丙酮酸、2-羟戊二酸（2HG）、α-酮戊二酸(α-KG)、2-脱氧-D-葡萄糖（2-DG））、线粒体代谢调节物质（能量循环相关代谢物、电子传递链相关代谢物）等（表1），对关键代谢物含量及变化情况进行动态监测，用以T细胞整个生命周期的质量控制。

总结

氨探生物开发的细胞代谢组学分析流程为生物制药行业提供了一种可靠的细胞治疗产品质量控制解决方案。通过超高灵敏度质谱检测平台和自动化标准品自建库匹配流程以及强大的数据分析挖掘环节，提高了细胞内代谢物定性的可靠性，对关键代谢物含量及变化情况进行动态监测，期待我们的方案为细胞治疗质量控制环节保驾护航。

表1. T细胞重要代谢物及功能汇总

Name	Class	功能	HMDB ID	KEGG ID
Glucose	Carbohydrate	营养物质	HMDB0000122	C00031
Glutamic acid	Amino acid		HMDB0000148	C00025
Glutamine	Amino acid		HMDB0000641	C00064
Tryptophan	Amino acid		HMDB0000929	C00078
Arginine	Amino acid		HMDB0000517	C00062
Methionine	Amino acid		HMDB0000696	C00073
Cysteine	Amino acid		HMDB0000574	C00097
Asparagine	Amino acid	生物活性物质	HMDB0000168	C00152
Lactic acid	Organic acid		HMDB0000190	C00186
Proline	Amino acid		HMDB0000162	C00148
Pyruvic acid	Organic acid		HMDB0000243	C00022
2HG	Fatty acid		HMDB0000606	C01087
α-KG	Organic acid		HMDB0000208	C00026
2-DG	Carbohydrate		HMDB0062477	na
ATP	Cofactor	线粒体代谢调节	HMDB0000538	C00002
NAD+	Cofactor		HMDB0000902	C00003
NADH	Cofactor		HMDB0001487	C00004
ADP	Cofactor		HMDB0001341	C00008
Acetyl-CoA	Cofactor		HMDB0001206	C00024
FAD	Cofactor		HMDB0001248	C00016
FADH	Cofactor		HMDB0001197	C01352
Succinate	Organic acid		HMDB0000254	C00042
Fumarate	Organic acid		HMDB0000134	C00122
Oxalacetic acid	Organic acid		HMDB0000223	C00036
Citric acid	Organic acid		HMDB0000094	C00158
cis-Aconitic acid	Organic acid		HMDB0000072	C00417
Malic acid	Organic acid		HMDB0000156	C00149

若您对我们的产品感兴趣，或有宝贵的意见和建议，请联系我们：info@untangledbio.com。

参考文献

[1] Yonghong Li,et al. .Quality Control and Nonclinical Research on CAR-T Cell Products: General Principles and Key Issues[J]. Engineering,2019,5(1):122-131.

[2] Wang X, et al. Clinical manufacturing of CAR T cells: foundation of a promising therapy. Mol Ther Oncolytics. 2016;3:16015.

[3] Larson RC, et al. Recent advances and discoveries in the mechanisms and functions of CAR T cells. Nat Rev Cancer. 2021 Mar;21(3):145-161.

Untangled Biosciences

解构健康奥秘、探寻生命答案，氨探生物以一流的分子表型组平台和成熟的临床转化应用体系，为优秀的研究团队进行技术和数据赋能，致力于实现分子表型水平的精准诊疗。