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發布時間:2024年09月19日
流式電穿孔轉染系統
MaxCyte—從研發到商業化全流程打通的唯一電轉平

MaxCyte ExPERT 電轉系統特點
●電極是合金材料,不同于鋁電極等材料,高壓電下不會產生對細胞有害的負離子,從而提高細胞活性。
●經過全面優化的專利配方電轉緩沖液,適用于所有細胞類型,能溫和而高效地實現細胞轉染。主要成分是鹽溶液,不含人類或動物源成分,符合 cGMP 條件下臨床試驗要求。
●MaxCyte 生物學家和生物物理學家經過多年優化電場強度、電脈沖時間和次數等多個參數達到最佳轉染效果。系統預存哺乳動物細胞、造血干細胞、原代細胞,昆蟲細胞等 70 余種細胞轉染方法,滿足高標準細胞轉染要求,也可定制開發特定細胞轉染方案。

●MaxCyte 經過 20 多年的持續優化和改進,具有多項流式電轉核心專利。大容量電轉時,系統穩定性和重復性經過驗證,有助于 CMC 和商業化生產階段。
● 高細胞轉染效率和存活率:

使用MaxCyte 預設程序轉染pGFP DNA,24-48 小時后檢測細胞存活率和轉染效率。*SF9 細胞在轉染后72 小時進行觀察
● 小量到大量轉染一致性高:

靜態電轉和流式電轉結果一致性較強,單次轉染細胞數目為 0.5x10到2x10; MaxCvte 可滿足從早期研發到臨床前的蛋白表達需求。
● 卓越的細胞培養工藝:

MaxCyte ExPERT 除了實現哺乳動物細胞 90% 以上轉染效率和活率,同時提供經過優化的細胞培養工藝。不同細胞培養工藝得到的蛋白產量相差很大,經過優化后,可將蛋白 Titer 提高至 2.7g/L(A),細胞單位生產率也顯著提高 (B)。
MaxCyte ExPERT 電轉工作流程

MaxCyte — 從研發到商業化全流程打通的唯一電轉平臺

MaxCyte ExPERT 系統通過生態構建,拓寬電轉應用場景
MaxCyte 公司作為細胞電轉領域的領導者,已與全球多個細胞與基因療法開發公司和研究所達成戰略合作,將 ExPERT 電轉系統與 CRISPR/Cas9,堿基編輯技術和 CAR-T 等技術聯合使用,為創新性細胞和基因療法插上翅膀,并使其快速應用于臨床和商業化,幫助合作伙伴釋放產品的所有潛能。合作伙伴包括 CRISPR Therapeutics、 Vertex Pharmaceuticals、 Editas Medicine、Intima Bioscience、Sana Biotechnology、Caribou Biosciences、KSQ Therapeutics 和 Gilead Sciences 等。選擇 MaxCyte?,得到的不僅僅是一個電轉平臺,同時會得到一個擁有豐富經驗和知識的合作伙伴,在探索之旅的每個階段為您提供支持。

MaxCyte ExPERT 系統應用方向

1、ExPERT 系統支持全球首個 CRISPR 基因編輯療法上市申請
鐮刀型紅細胞貧血(SCD)和 β- 地中海貧血(TDT)是兩種常見的基因缺陷性疾病,其共同特點是由于珠蛋白基。因缺陷使血紅蛋白中的珠蛋白肽鏈有一種或幾種合成減少或不能合成,從而產生無效的血紅蛋白。目前常見的治療方法是輸血(輸入紅細胞)或輸入鐵螯合劑,但易出現中毒現象,且不能從根本上治療疾病。因此從分子水平上糾正致病基因的表達,成為 SCD 和 TDT 治療新方向。exa-cel 是由 CRISPR Therapeutics 公司和 Vertex 公司合作開發的 CRISPR-Cas9 基因編輯的自體細胞療法,用于治療 SCD 和 TDT,歐盟 EMA 和美國 FDA 已接受 exa-cel的申請并授予優先評審資格,exa-cel 有望成為首個獲批的 CRISPR 基因編輯療法。

圖1臨床規模的細胞生產

圖2 TDT(A)和SCD(B)患者胎兒血紅蛋白表達持續升高。
MaxCyte ExPERT 系統聯合 CPRSPR-Cas9 技術編輯患者自體 CD34+ 細胞,特異性靶向沉默 BCL11A 基因,重新激活血紅蛋白的產生。增加胎兒血紅蛋白表達量,可有效治療 TDT 和 SCD。
文獻來源:D Wall,A Yen, S Corbacioglu et al., CRISPR-Cas9 Gene Editing for Sickle Cell Disease and β-Thalassemia. New England Journal of Medicine , 2021, 384:252-260
2、 ExPERT 系統助力新一代基因編輯 T 細胞治療惡性實體瘤臨床研究
CAR-T 細胞療法已經在腫瘤治療中取得了令人驚喜的治療效果,FDA 也已經批準了多款 CAR-T 療法上市。然而,CAR-T 在治療實體瘤方面仍然存在挑戰。其中一個原因是 CAR-T 細胞附著于腫瘤外部,不易向腫瘤內滲透,因此對實體瘤效果不佳。而 TCR-T 細胞療法成為攻克實體瘤的一種有潛力的方法。

圖 3 NYCE 細胞大規模擴增。(A)CRISPR-Cas9 NYCE T 細胞的示意圖,3X:敲除TRAC 和 TRBC、敲除PD-1、加上NY-ESO-1,NYCE 細胞 : NY-ESO-1 TCR 轉導 CRISPR 3X 編輯細胞;(B)使用基于芯片的數字PCR 測量 NYCE 輸液產品中 TRAC、TRBC 和 PDCD1 基因編輯頻率,4 名患者中 TRAC= 45%; TRBC=15%;PDCD1=20%;(C)3 個位點的高保真基因編輯效率
從患者體內采集 T 細胞,體外處理敲除三個基因 [TCRα(TRAC)和 TCRβ(TRBC)可以減少 TCR 錯配,敲除第三個編碼 PD-1 (PDCD1)的基因,可增強 T 細胞活性、避免 T 細胞耗竭,然后再裝個探頭(NY-ESO-1)更好的找到腫瘤細胞,改造后的 T 細胞簡稱“ NYCE”,再回輸給 3 個患者,3 個患者體內均顯示了較高的基因編輯效率。

圖4 CRISPR-Cas9工程化T細胞效力和免疫原性測定。
(A)4名受試者輸注工程化T細胞IFN?水平;(B)3名受試者輸注工程化T細胞患者CD8+NYCE細胞抗原特異性細胞毒性

圖 5 UPN39 患者輸注自體 NYCE T 后 4 個月內腫瘤持續縮小,紅色表示腫瘤
結果顯示,MaxCyte ExPERT 系統助力CRISPR 基因編輯手段改造的細胞療法首次在難治性癌癥患者身上完成測試。經過多重基因編輯的T 細胞沒有導致嚴重的不良反應,并且顯示出了持久的擴增和腫瘤殺傷能力,更令人欣喜的是, 臨床試驗編號 UPN39 的患者輸注自體 NYCE T 后 4 個月內腫瘤持續縮小。該臨床研究證明 CRISPR 用于癌癥治療安全性過關。
文獻來源:Stadtmauer et al., CRISPR Engineering for Cancer Immunotherapy. Science 367, 1001 (2020)
3、ExPERT 系統助力非病毒 CAR-T 細胞生產工藝─突破產業化生產瓶頸
CAR-T 是當下最受關注的腫瘤細胞療法,如何高效、快速、安全地制備CAR-T 細胞,是急待解決的技術瓶頸之一。Gladstone 研究所和加州大學舊金山分校(UCSF) 共同開發了CRISPR 基因編輯介導的基因插入的CAR-T 細胞工藝。MaxCyte 電轉系統實現了臨床規模封閉體系下快速簡化的 CAR-T 制備工藝,一次收獲 10 億以上 CAR-T 細胞,滿足回輸要求。

圖 6. 使用 ssCTS HDR 模板和 MaxCyte 電穿孔后,TRAC 位點的高 KI 效率。A) 流式圖展示第 10 天每個條件下 BCMA-CAR 的 KI 效率。B) 對照組 ( 無抑制劑 )、兩個小分子抑制劑 M3814(M)和M3814 + TSA (MT) 在第 7 天和第 10 天 BCMA-CAR 的 KI 率。圓點表示每個供體的 KI 率。

圖7.大規模生產 CAR-T細胞的絕對細胞計數和表型分析及工程 CAR-T細胞的細胞毒性。(A)cGMP 生產第7天和第 10 天 CAR+T細胞的總數。虛線表示患者的估計劑量 1X10* 個細胞)。(B)基于 CD45RA/CD62L的表達確認記憶性干細胞樣T細胞(scm)的存在。M=M3814,MT=M3814+TSA.Tscm=記憶性干細胞樣下細胞,Tcm=中樞記憶T細胞,Tm=效應記憶T細胞,Tef=效應T細胞。(C)表達 BCMA 的多發性骨髓瘤細胞系被工程 CAR-T細胞有效靶向并殺死。效靶比為1:1時,靶向殺傷率達到 90% 以上。
MaxCyte ExPERT系統通過高效傳遞ssCTS構建物,在具有挑戰性的TRAC 位點上實現了高達46-62% 的KI 整合效率, 表達多發性骨髓瘤細胞系的 BCMA 被工程 CAR-T 細胞有效靶向并殺死。作者建立了完全 cGMP 合規的非病毒制造管線,插入整合效率高,工藝操作簡單和細胞擴增率高,實現了臨床規模工程化T 細胞的生產,降低CAR-T 開發成本, 還避免了病毒隨機整合致瘤的安全性問題。
文獻來源:Shy, B.R., Vykunta, V.S., Ha, A. et al. High-yield genome engineering in primary cells using a hybrid ssDNA repair template and small-molecule cocktails. Nat Biotechnol 41, 521–531 (2023)
4、ExPERT 系統助力 CRISPR 編輯 iPSC 新進展:首次報告協同基因編輯效應
誘導性多能干細胞(Induced pluripotent stem cell,iPSC)是一種由哺乳動物成體細胞經轉入轉錄因子分化形成的多能干細胞。研究人員通過遺傳方法為每個受體“量身定制”,iPSC 作為體外藥物篩選和毒性研究的新型人類疾病模型,逐漸擴展應用于臨床。相比于過去,獲得 iPSC 的方法已經被改造得更加精致、簡易。但傳統的病毒轉染方式存在轉染效率低、穩定性不好等特點,導致大多數重編程效率較低,只有小部分細胞最終實現了重編程。MaxCyte 的 ExPERT 技術已被證明是用于 iPSC 生成的一種方便、高效且具有成本效益的非病毒替代品,加速 iPSC 技術的臨床轉化。

圖 8. 基因編輯的 iPS 細胞在正常培養,冷休克,冷休克和 N+S 條件下 DNA 修復結果頻率。 結果顯示在冷休克條件下,在雜合 GFP iPS 細胞的單等位基因編輯過程中,同源性定向修復(HDR)結果達到 83.3%,在純合GFP iPS 細胞的雙等位基因編輯中,HDR 結果達到了 96.6%。此外,采用混合ssODN M 和 B 修復模板編輯純合 GFP iPS 細胞時,獲得 32.2% 的復合雜合子。協同基因編輯使所有目標基因座上 HDR 頻率提高了幾倍。
日本京都大學 iPS 細胞研究所通過使用冷休克、細胞周期同步和 DNA 修復調節來提高 iPS 細胞的 HDR(同源定向修復)和 HDR/MutEJ 比率。利用高效的雙等位基因修飾方式,展示了產生復合雜合 iPS 細胞系的策略。這種協同基因編輯策略將有助于更有效地產生復合雜合 iPS 細胞系,促進顯性和隱性遺傳疾病模型的產生。結合符合 GMP 標準的 MaxCyte ExPERT 轉染技術,極大的促進人 iPSC 細胞療法的臨床開發,為未來的遺傳性疾病治療提供新的途徑。
文 獻 來 源:Thomas L. Maurissen & Knut Woltjen. Synergistic gene editing in human iPS cells via cell cycle and DNA repair modulation.Nature Communications . 08 June 2020
5、ExPERT 系統將質粒高效加載到人類神經類器官——突破技術瓶頸
類器官技術是近年來生物醫學領域最具突破性的前沿技術之一。作為組織干細胞在體外三維培養所形成的微型器官,類器官在組織結構、細胞類型和功能等方面與來源組織高度一致,為生物醫學基礎研究、藥物研發以及臨床精準醫療提供了理想模型,并在再生醫學中展現出重要潛在價值。傳統轉染類器官的方法存在轉染效率不穩定或者細胞狀態發生變化等技術缺陷, MaxCyte 電轉系統能實現類器官的高效轉染。
結果顯示在優化 5 和優化 7 電轉方法下,人神經類器官的最深層均能觀察到綠色熒光,說明 MaxCyte 電轉系統可突破技術瓶頸,將質粒高效加載并穿透類器官結構內的所有細胞層到達最深層。

文 獻 來 源:This content was reproduced with kind permission from the Raleigh lab
6、ExPERT 系統瞬時轉染─實現快速大量抗體蛋白生產
抗體藥物臨床前研發階段,需要快速小規模表達多種抗體,穩定細胞株表達雖然產量高,但篩選細胞株耗時太長,不適合早期研發。對抗體進行有效性和安全性評價,需要生產幾百毫克到幾十克的蛋白,因此急需小規模高通量的表達抗體蛋白的技術平臺,而 MaxCyte 瞬時表達技術可在短時間內獲得足夠的蛋白樣本用于研究。

圖 10 基于 CHO 體系生產克級抗體,小量和大量轉染 CHO-S 細胞后 6、8、10、12 天后檢測 IgG 產量
結果顯示 MaxCyte ExPERT 瞬時轉染 CHO 細胞在兩周內能夠獲得 g/L 抗體產量,滿足臨床前實驗所需蛋白量,并且系統放大的一致性很高,可極大縮短抗體研發到生產的時間。
7、ExPERT 系統助力新一代疫苗快速研發生產
病毒樣顆粒(VLP)比滅活或減毒活病毒疫苗具有更高的安全性,是很有前景的疫苗生產技術。VLPs 由一個或多個重組表達的病毒結構蛋白組成,這些蛋白自組裝成復合物,緊密模仿原生病毒的三維結構,可用于多種病毒如流感病毒。VLPs 可用哺乳動物和昆蟲細胞在內的多種細胞制造。

圖 11 編碼三種 VLP 抗原的載體轉染至 SF9 細胞及桿狀病毒感染后不同時間細胞培養液中蛋白表達情況。
結果顯示在電轉染和桿狀病毒樣本中均存在三種 VLP 抗原,但桿狀病毒感染細胞的上清液中存在桿狀病毒蛋白污染物,而經電轉染的細胞在 48 小時內開始顯著分泌 VLP。雖然瞬時轉染和重組桿狀病毒平臺都是昆蟲細胞蛋白表達的常用方法,但 MaxCyte ExPERT 電轉染技術為 VLP 的產生提供了一種更快速和直接的方法,從質粒到蛋白表達的時間縮短至數天,可極大縮短大規模傳染病、生物防御及季節性流感的快速反應疫苗生產周期。
文獻來源:https://maxcyte.s3.us-west-1.amazonaws.com/Scalable-Protein-Production-Using-Flow-Electroporation.pdf


