生物制药制造商在决定向何处寻求细胞系开发帮助时，必须考虑范围广泛的因素。

生物制药正在彻底改变行业预防和治疗多种疾病的方式。治疗性重组蛋白，包括单克隆抗体 (mAb)、双特异性和生物仿制药分子，是为治疗应用开发的最常见的生物制品。尽管用途广泛且功能强大，但生产治疗性蛋白质所需的活生物体在生产环境中可能比化学化合物更难以控制和优化。

首先，确定先导候选分子，对此，需在上游和下游工艺建立和优化之前，开发合适的生产细胞系。尽管面临持续的压力，但生物疗法开发人员必须花费时间和资源来正确地进行细胞系开发过程。如果没有可产生足够高的滴度以及质量的产品的强大生产细胞系，工厂设施最终将达到可放大性受到限制的地步，并且商业化是站不住脚的。细胞系开发还提供了直接对治疗性蛋白质进行许多物理化学分析和功能测定的机会，这将有助于提高临床和商业阶段成功的机会。

由于细胞系开发是药物开发过程的关键部分，生物制造商应利用广泛的解决方案来填补其内部能力和技术空白。通过与经验丰富的细胞系开发供应商合作，使用优化的蛋白质表达平台（包括宿主中国仓鼠卵巢 (CHO) 生产细胞系、优化的基因表达载体、细胞培养基和补液配方），可以获得新的收益。然而，在开发克隆生产细胞系时，制造商可能没有充分意识到他们的可选择范围。本文讨论了在规划如何完成此生物工艺步骤时要考虑的关键因素。

外包细胞系开发活动

为了在产品的整个生命周期中大规模开发和维护细胞系，制造商需要投资进行大量扩张，包括增加设施占地面积、设备、仪器以及人员的招聘和培训。公司必须确定他们是否具备从头到尾完成细胞系开发所需的技术、能力和资源，或者是否需要将部分或全部工作流程进行外包，以节省时间和成本。

作为该决定的一部分，生物制药开发商还需要考虑他们打算在生产中拥有多少分子，并进行成本/收益分析。对于计划创建多产品工厂的大型制造商来说，建立内部能力作为一项长期投资可能是值得的。另一方面，在管线中拥有一个或多个分子的虚拟、中小型公司可能缺乏必要的细胞系开发专业知识和内部资源，并选择将这些活动外包给经验丰富的供应商。尽管如此，一些大型生物制药公司仍然根据内部能力和业务目标选择外包细胞系开发需求。即使在细胞系开发完成后，公司也可以选择在合同制造组织 (CMO) 或其它第三方的帮助下扩大规模并完成生产。

选择细胞系开发合作伙伴时的首要任务

生物制药行业的成功总是需要在速度、成本、技术进步和规模等因素之间取得平衡。无论开发商是外包几个步骤还是外包整个细胞系开发过程，在比较产品和服务选项时，了解哪些因素最重要是关键。

科学专业知识。细胞系开发是一个漫长而复杂的多步骤过程。为了在最有效的时间线上生产高质量的分子，进行细胞系开发的制造商或供应商需要组建一支具有深厚和广泛的生物工艺科学专业知识的团队。制备新生产细胞系的许多阶段通常需要主题专业知识，包括将细胞系从外部供应商带到预期生产工厂的最终转移步骤。

临床时间是所有生物制药开发商关注的核心问题。为了尽快实现生产目标，科学运营团队必须非常熟悉高效且无错误的工作流程。这通常意味着避免使用过时、繁琐的工艺，并消除不必要的阶段，例如池生成。从细胞系开发工作流程中消除池生成可以缩短从 DNA 到研究细胞库 (RCB) 生成的时间，通常缩短 4 到 5 周。

制造商还需要一个能够在细胞系开发阶段准确表征蛋白质产品的分析团队，特别是在克隆选择阶段。如果新的生产细胞系产生的缺陷分子无法实现其所需的功能或作用机制，那么实现高滴度是没有意义的。在细胞系开发后才发现该分子具有低于标准的质量目标产品属性 (QTPP) 的成本很高，并且会导致将该分子送入临床的时间显著延迟。为了防止这些风险，细胞系开发运营团队必须测量蛋白质的某些关键特性，从功能开始，在生物分析或结合分析（取决于蛋白质的作用机制）中确定纯度、聚集可能性、产品相关杂质、以及蛋白质可能的糖基化特性。团队必须熟悉使用超高效液相色谱（UHPLC）、液相色谱-质谱（LC-MS）、毛细管电泳和其它高分辨率分析方法，所有这些都应纳入细胞系开发工作流程。有了这些知识，团队可以选择能够产生达到所需产品质量属性的分子的克隆。预先选择正确的克隆，则无需在细胞系开发后优化关键质量属性。

监管专业知识。由于许多生物制品是相对较新的形式，监管机构要求严格的质量控制。偏离生物安全标准可能会使开发商面临监管申请被拒绝或因要求生成新的数据而导致严重延迟的风险，这可能很费力。

科学和监管专业知识经常重叠，因为监管要求会影响科学工作流程。例如，生物制药生产独有的一个维度是生产商有能力证明基于蛋白质的生物制品来自单一克隆。证明和确保单克隆性的策略可能包括分离单个克隆以及在细胞分裂时捕获照片图像。追踪从克隆到最终产品的直接路径对于细胞系开发以及严格的质量控制和风险管理至关重要。

成功细胞系开发项目的4个组成部分

宿主细胞系。细胞系开发始于选择正确的宿主细胞系。不合适的细胞会产生低滴度或低质量的产品，最终导致延迟和效率低下。CHO 细胞系最常用作宿主，因为它们具有几十年的成熟记录，易于大规模悬浮生长（2000+ L），并具有进行适当翻译后修饰所需的细胞机制，这对蛋白质的功能和质量特征至关重要。

生物制药开发商应寻找其起始细胞系采用代谢选择系统而非涉及有毒选择剂（如甲氨蝶呤 (MTX) 和抗生素）的供应商。这种基于代谢选择的系统可以提高细胞生长和活性的稳健性，降低遗传不稳定性的风险，并提供实现高滴度生产的能力。

表达载体。选择合适的宿主细胞系后，好的供应商应提供优化的表达载体，能够在转染后表达高产物滴度。开发商需要优化的表达载体，以确保稳定的表达，同时对原本已优化的宿主细胞产生最小的二次影响。理想情况下，单个表达载体应该对任何类型的分子都显示出实用性：mAb、双特异性和生物仿制药等。

培养基。细胞系开发合作伙伴应该能够提供与宿主细胞系高度相容的细胞培养基和补液。相同的培养基和补液添加物的安全供应应易于购买并用于任何进一步的工艺优化和开发，并符合良好生产规范 (GMP) 的要求。考虑细胞培养基的未来可用性也很重要，因为随着生产规模的扩大，供应保证至关重要。

工艺设计。必须对工厂设施和操作进行配置，以实现新生产细胞系高效且轻松的规模放大。流线型工艺设计涉及实施智能、可放大的技术和软件来监测、控制以及分析关键工艺参数和产品质量属性。具有集成传感器和分析软件的端到端解决方案可以揭示新的工艺见解，可用于收集有关宿主细胞性能的信息，并优化细胞系开发过程。

灵活性和控制力

活的有机体、波动的供应链和不断变化的消费市场都增加了生物制药生产的可变性。因此，与其它行业的制造商相比，保持灵活性对于生物制药来说更为重要。

内部生产为端到端生物工艺提供了最高程度的控制和监督，但一些供应商提供的选项允许很大的自由度，同时仍提供技术支持。例如，在完成细胞系开发和优化以及进一步的 GMP 细胞库（用于主细胞库和工作细胞库生成）后，开发商通常可以灵活地选择与哪个CMO 合作进行生产。一些供应商还针对如何完成每个项目提供了多种选择，这增加了透明度，并让开发商能够更好地控制应用哪些策略和技术。

一些供应商还提供技术许可选项，以在外包和内部流程之间建立一个中间地带。通过技术许可，生物制药公司可以从供应商那里获得专家设计的方案、先进的技术平台和优化的材料，以便在自己的设施中供自己的团队使用。

需要注意的是，一些供应商对使用他们的细胞系开发技术收取许可费或里程碑付款。这些费用通常基于分子在各个临床阶段的进展情况。其它许可协议可能包括特许权使用费，其中供应商收取分子年收入的一定百分比。生物制药开发商应考虑采用简单的、按服务收费模式运营的可靠供应商，以最大限度地提高成本效率，并保留对其分子的完全控制和所有权。

更好的细胞系用于更好的疗法

在每一步优化生物工艺，包括细胞系开发，是以最快速度、可靠的质量以及可接受的成本为患者提供救生药物的关键。生物制药公司应尽早回答有关其生物工艺开发计划的问题，包括他们将如何制备新的生产细胞系，而不是制定次优策略来解决由于计划不周而无疑会出现的问题。通过花时间评估自己的内部能力，探索外包选项，权衡正确的优先事项，生物制药开发商可以在开发过程、生产阶段、监管批准和商业化的每个阶段为他们的治疗性分子提供保持活力的最佳机会。

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原文：J. Martin, “Exploring Options for Optimizing Cell Line Development,” Pharmaceutical Technology 46 (9) 2022.