Обнаружение микробного загрязнения в продуктах клеточной терапии на ранней стадии
Исследователи из группы Critical Analytics for Manufacturing Personalized-Medicine (CAMP) в Singapore-MIT Alliance for Research and Technology (SMART) определили критический атрибут качества (CQA) для разработки быстрой и чувствительной технологии аналитического процесса (PAT) для стерильности. Эта технология позволяет обнаруживать микробные загрязнения в продуктах клеточной терапии (CTP) человека на ранних стадиях.
Производство CTP сложное, а срок хранения продуктов короткий. Клетки в культуре уязвимы для микробного загрязнения из-за питательной среды, которая поддерживает рост как человеческих клеток, так и вредных микроорганизмов, что создает риск инфекций для пациентов.
Для контроля рисков необходимы тесты на стерильность. Идентификация биомаркера в виде секретируемого метаболита открывает путь к созданию быстрого и точного метода, не повреждающего сами терапевтические клетки.
Метод и открытие
Метод, разработанный в CAMP, использует в качестве биомаркера отношение двух метаболитов: никотиновой кислоты к никотинамиду для обнаружения широкого спектра микробных загрязнений.
- В ходе исследования анализировали среду (супернатант) CTP, намеренно загрязненных или чистых, с помощью метаболомики на основе жидкостной хроматографии-масс-спектрометрии (LC-MS).
- Ученые обнаружили, что никотиновая кислота широко представлена в средах, загрязненных различными микроорганизмами, но отсутствует в чистых.
- Выработка никотиновой кислоты была связана с ферментом никотинамидазой, который превращает никотинамид из среды в никотиновую кислоту.
- Никотинамидаза не встречается у млекопитающих (включая человека), но широко распространена у бактерий. Таким образом, соотношение никотиновой кислоты к никотинамиду указывает на микробное загрязнение.
Преимущества перед существующими методами
- Скорость: Обнаружение возможно за полдня, в зависимости от типа микроорганизма. Традиционные методы требуют до 14 дней.
- Чувствительность и широта охвата: Метод обнаруживает широкий спектр микробных видов.
- Неповреждающий характер: Для анализа требуется небольшой объем отработанной культуральной среды, без извлечения или разрушения самих терапевтических клеток.
- Различение живых и мертвых бактерий: Метод может идентифицировать только живые (инфекционные) бактерии, что потенциально снижает количество ложноположительных результатов.
"Наш новый аналитический метод — первый, который идентифицировал секретируемый метаболитный биомаркер в качестве потенциального CQA стерильности для обнаружения загрязнений, вызванных широким спектром микробных видов", — говорит д-р Цзяи Хуан, ведущий автор статьи.
Исследование предлагает новый подход к обнаружению случайного микробного загрязнения на основе метаболитов, секретируемых микробами в супернатант культуры. Команда SMART CAMP работает над внедрением этого открытия в инновационную PAT для улучшения качества CTP. Эти находки также могут быть применены в других областях, таких как производство продуктов питания, косметики и мониторинг окружающей среды.