超低溫存儲(chǔ)系統(tǒng)在細(xì)胞和基因療法等精準(zhǔn)醫(yī)療自動(dòng)化上的應(yīng)用前景

雖說(shuō)尚處于發(fā)展初期，但諸如細(xì)胞和基因療法等個(gè)性化醫(yī)療近年來(lái)已取得顯著的進(jìn)步，歸功于其定制特性，此等療法得以十分成功地應(yīng)對(duì)有史以來(lái)堪稱(chēng)復(fù)雜而嚴(yán)峻的診斷。

事實(shí)上，全球細(xì)胞和基因療法市場(chǎng)預(yù)計(jì)將從2020年的43.9億美元增長(zhǎng)到2025年154.8億美元。遺憾的是，此類(lèi)治療在推廣給更多患者時(shí)受到了限制，這一點(diǎn)阻礙了相關(guān)的主流研究。因?yàn)樵诖笠?guī)模生產(chǎn)時(shí)，控制和監(jiān)管相關(guān)產(chǎn)品的質(zhì)量已變得愈發(fā)具有挑戰(zhàn)性。

美國(guó)食品和藥物管理局（FDA）正在對(duì)研發(fā)機(jī)構(gòu)推行更加嚴(yán)格的標(biāo)準(zhǔn)，以保持細(xì)胞和基因療法研發(fā)的一致性，此類(lèi)項(xiàng)目需要密集的勞動(dòng)和昂貴的生產(chǎn)過(guò)程。其背后的原因十分合理——細(xì)胞和基因療法必定涉及縝密且精確的過(guò)程，其療效需要得以證明。

因此，研發(fā)機(jī)構(gòu)正在利用技術(shù)來(lái)擴(kuò)大生產(chǎn)，緩解運(yùn)營(yíng)中出現(xiàn)的瓶頸問(wèn)題。多個(gè)實(shí)驗(yàn)室最近公布了一個(gè)新的機(jī)器人制造平臺(tái)，該平臺(tái)使得細(xì)胞和基因療法研發(fā)中的許多過(guò)程實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)化，不再像從前那樣需要技術(shù)精湛的科技人員。

研發(fā)機(jī)構(gòu)還利用超低溫（ULT）和低溫冰箱等互聯(lián)基礎(chǔ)設(shè)施實(shí)現(xiàn)其目標(biāo)、謹(jǐn)遵規(guī)定，這些存儲(chǔ)單元可以提供從溫度變化到產(chǎn)品狀況的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)。

Stirling Ultrocold公司的SU780XLE 超低溫冰箱是一款搭載Stirling引擎的商用機(jī)型。隨著超低溫應(yīng)用和藥物需求的不斷變化，Stirling 機(jī)型是最經(jīng)濟(jì)的選擇方案，因?yàn)樗�靈活通用，可滿(mǎn)足多種超冷溫度設(shè)定值，不會(huì)影響關(guān)鍵性能參數(shù)（例如溫度均一性、恢復(fù)時(shí)間和能耗等）。

隨著行業(yè)的發(fā)展，人們得以從自動(dòng)化中獲取寶貴的工具，幫助制造方滿(mǎn)足監(jiān)管要求并有效地?cái)U(kuò)大規(guī)模。

細(xì)胞和基因藥物的研發(fā)通常需要人工參與到從提取到運(yùn)輸?shù)拿恳粋�(gè)步驟中去，但這種方法極易造成低效或出現(xiàn)錯(cuò)誤，使得此類(lèi)療法難以規(guī)�；�。創(chuàng)建和運(yùn)輸個(gè)性化治療方法需要仔細(xì)地從患者身上提取生物樣品，然后將其轉(zhuǎn)移到實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行研發(fā)，最后以原始樣品副產(chǎn)品的形式運(yùn)回患者體內(nèi)。

為使這一過(guò)程產(chǎn)生預(yù)期效果，至關(guān)重要的一點(diǎn)是讓生物樣品在超低溫或低溫條件下儲(chǔ)存，同時(shí)全程持續(xù)進(jìn)行監(jiān)測(cè)和控制。從成本和健康的角度來(lái)看，該過(guò)程中出現(xiàn)任何斷點(diǎn)都可能?chē)?yán)重影響患者。不僅如此，當(dāng)所有療法都變得個(gè)性化，并且每一種都有各自的要求時(shí)，上述問(wèn)題會(huì)變得更加復(fù)雜。

Stirling Ultrocold公司的ULT25NEU 冰箱體積小，重量輕，是市面上為數(shù)不多的真正便攜式超低溫儲(chǔ)存冰箱。冰箱采用先進(jìn)的 Stirling 制冷機(jī)技術(shù)，非常適合疫苗、生物樣品和先進(jìn)治療配方的現(xiàn)場(chǎng)儲(chǔ)存、保護(hù)和冷鏈運(yùn)輸。

此款多功能超低溫冰箱，其溫度設(shè)定范圍為-20～-86°C，環(huán)境耐熱性為+40°C，現(xiàn)已成為多種臨床應(yīng)用的適配解決方案。

為供應(yīng)鏈、研究實(shí)驗(yàn)室和長(zhǎng)期儲(chǔ)存設(shè)備安排合適的樣品保存基礎(chǔ)設(shè)施時(shí)，人們將面對(duì)阻礙更多患者使用此類(lèi)療法的頭號(hào)瓶頸。隨著mRNA新冠疫苗的引入，超低溫鏈儲(chǔ)存成為疫苗供應(yīng)鏈中必不可少的一部分，已經(jīng)有大量功能匹配的基礎(chǔ)設(shè)施迅速投入使用。然而，由于細(xì)胞和基因療法是為患者個(gè)人定制并運(yùn)輸?shù)�，研發(fā)機(jī)構(gòu)必須不斷跟蹤和監(jiān)測(cè)樣品以確保其療效。
 

管理機(jī)構(gòu)目前正在制定標(biāo)準(zhǔn)，以確保此類(lèi)療法研發(fā)的一致性，并保證相關(guān)存儲(chǔ)和處理過(guò)程完全符合計(jì)劃。這將確保產(chǎn)品在整個(gè)過(guò)程中儲(chǔ)存得當(dāng)，能夠交付給患者安全使用。將盡可能多的環(huán)節(jié)標(biāo)準(zhǔn)化可以精簡(jiǎn)流程，減少錯(cuò)誤，并為研發(fā)機(jī)構(gòu)大大節(jié)省時(shí)間。為了實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，研發(fā)方必須利用靈活可靠的基礎(chǔ)設(shè)施，同時(shí)維護(hù)好能夠在過(guò)程中跟蹤捕捉每一個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)的系統(tǒng)。

互聯(lián)與自動(dòng)化技術(shù)的益處

隨著監(jiān)管要求的不斷提高，在生物制藥領(lǐng)域，監(jiān)測(cè)技術(shù)已逐漸從可選資源轉(zhuǎn)變?yōu)殛P(guān)鍵資本。監(jiān)管機(jī)構(gòu)要求研發(fā)機(jī)構(gòu)負(fù)起責(zé)任，依照臨床試驗(yàn)的全程要求和FDA許可妥善保存樣品。此類(lèi)樣品價(jià)格高昂且性質(zhì)脆弱，這決定了研發(fā)方必須嚴(yán)格遵守相關(guān)規(guī)定。所幸，像集成數(shù)據(jù)管理這樣的互聯(lián)技術(shù)可以一目了然地為研究團(tuán)隊(duì)全面呈現(xiàn)所有重要環(huán)節(jié)。

在整個(gè)下游生產(chǎn)、臨床試驗(yàn)、冷鏈運(yùn)輸和用藥的過(guò)程中，這一點(diǎn)對(duì)于監(jiān)測(cè)、跟蹤和維護(hù)細(xì)胞和基因療法的療效已變得至關(guān)重要。因此，在實(shí)現(xiàn)創(chuàng)新療法并運(yùn)用于患者時(shí)，各方面對(duì)數(shù)字和基于云的數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)的需求都在增加。上述系統(tǒng)促進(jìn)了此類(lèi)療法的研發(fā)工作，并確保相關(guān)產(chǎn)品的溫度和環(huán)境在供應(yīng)鏈到達(dá)患者手中時(shí)得以持續(xù)跟蹤和監(jiān)測(cè)。

細(xì)胞和基因療法的研發(fā)自動(dòng)化不僅精簡(jiǎn)了原本需要人工定時(shí)介入和維護(hù)的重復(fù)過(guò)程，還大大減少了人為出錯(cuò)的幾率，同時(shí)通過(guò)數(shù)字跟蹤和監(jiān)測(cè)提高了安全性和療效。將機(jī)器人技術(shù)與數(shù)據(jù)管理平臺(tái)相結(jié)合，研發(fā)機(jī)構(gòu)可以獲得自動(dòng)數(shù)據(jù)采集和產(chǎn)品追溯功能，同時(shí)確保數(shù)據(jù)的可追溯性，以便監(jiān)管機(jī)構(gòu)做出批準(zhǔn)治療方法的關(guān)鍵決定。

細(xì)胞和基因療法研發(fā)的自動(dòng)化帶來(lái)了無(wú)數(shù)益處，但遺憾的是，機(jī)器仍會(huì)出現(xiàn)數(shù)據(jù)完整性錯(cuò)誤。涉及創(chuàng)建和產(chǎn)生有效的治療方法時(shí)，機(jī)器根本無(wú)法達(dá)到科技人員的專(zhuān)業(yè)水平。而且，個(gè)性化特質(zhì)要求每一套個(gè)人治療方法使用多臺(tái)機(jī)器以及極為具體的編程任務(wù)，實(shí)施和維護(hù)成本極高。

不過(guò)，人們可以利用此類(lèi)機(jī)器和互聯(lián)技術(shù)大規(guī)模地提升精準(zhǔn)醫(yī)療水平。例如，與超低溫冰箱相連接的樣品管理系統(tǒng)可以為研究人員提供產(chǎn)品的行蹤路線圖，以便在打開(kāi)冰箱門(mén)之前確定樣品的位置，以及將樣品放回何處。這種向?qū)�性的訪問(wèn)和檢索系統(tǒng)可以防止樣品質(zhì)量下降，減少人為出錯(cuò)的幾率，簡(jiǎn)化最終產(chǎn)品的研發(fā)和交付。與此同時(shí)，所有數(shù)據(jù)都會(huì)被采集和存儲(chǔ)，以供實(shí)時(shí)查驗(yàn)。

談及為大眾提供治療方法、減少勞動(dòng)強(qiáng)度及成本，以及最大限度地避免錯(cuò)誤，精準(zhǔn)醫(yī)療仍然任重道遠(yuǎn)。盡管如此，在利用細(xì)胞和基因療法有效治療危及生命的罕見(jiàn)疾病時(shí)，行業(yè)已取得巨大的進(jìn)步。通過(guò)現(xiàn)代技術(shù)與超低溫和低溫儲(chǔ)存等基礎(chǔ)設(shè)施相結(jié)合，研發(fā)機(jī)構(gòu)可以自信地、有效地治愈那些曾被視為不治之癥的疾病。