In vitro assays for residual pluripotent stem cells in derived cell therapy products: what’s the current state of play? / Test in vitro per le cellule staminali pluripotenti residue nei prodotti derivati per terapia cellulare: qual è lo stato attuale?
In vitro assays for residual pluripotent stem cells in derived cell therapy products: what’s the current state of play? / Test in vitro per le cellule staminali pluripotenti residue nei prodotti derivati per terapia cellulare: qual è lo stato attuale?
Segnalato dal Dott. Giuseppe Cotellessa / Reported by Dr. Giuseppe Cotellessa
Pluripotent cell therapies require stringent quality control testing. In this article, Sistemic (Glasgow, UK) discuss the current challenges and options. / Le terapie cellulari pluripotenti richiedono rigorosi test di controllo qualità. In questo articolo, Sistemic (Glasgow, Regno Unito) discute le attuali sfide e opzioni.
Introduction
Pluripotent stem cells (PSCs) – such as embryonic stem cells (ESCs) and induced pluripotent stem cells (iPSCs) – are a type of stem cell that can be transformed into any cell type in the body. PSC-derived therapies have great promise in the effective treatment of many human diseases, potentially providing curative medical solutions for a wide range of life-threatening diseases, including cancer, cardiovascular, metabolic, immune system & neurological disease. As such, these cellular therapies have the capacity to be transformational. There is an increasing number of cell therapy and pharmaceutical companies that are developing PSC-derived cellular therapies, with some in clinical development and showing promising indications of clinical efficacy.
Nevertheless, a critical safety issue in the development of these potentially transformational therapies is the possibility of residual undifferentiated PSCs persisting in the final cell therapy product, which can give rise to teratomas or other neoplasms. A safety assay to quality control (QC) the levels of residual undifferentiated PSCs is required by regulatory agencies to confirm purity of the final product.
While a specific approach is not defined or promoted by regulatory agencies, QC assay data packages included in applications for regulatory approval are reviewed on a case-by-case basis. There are ongoing public–private initiatives to establish internationally harmonized technology platforms and assays. However, there are currently no globally accepted and established in vivo or in vitro methods for assessment of residual PSC levels [10, 11]. Nonetheless, there is an increasing recognition that an in vitro off-the-shelf assay for QC testing would be highly beneficial to the continued successful clinical development and safe delivery of PSC-derived therapies to patients.
Review of currently available in vitro cellular and molecular approaches
A variety of technology platforms and assays have been reported for the in vitro detection of residual undifferentiated PSCs in derived cell therapies. Details of the technology, markers and analytical approach for these assays are given .
What are the requirements for an in vitro safety QC assay for residual undifferentiated PSCs?
There are three key performance and regulatory requirements that need to be considered and addressed for an in vitro safety QC assay to test residual undifferentiated PSCs for a PSC-derived cell therapy.
Detection sensitivity
In this developing field, the detection sensitivity requirements are still being defined. Currently, regulatory agencies indicate that they are being determined on a case-by-case basis according to a risk-based approach. However, current consensus appears to be that an assay should be capable of detecting residual undifferentiated PSC levels to at least 0.001% sensitivity i.e. 10 PSCs in a background of 1x106 derived cells.
Diagnostic accuracy
Diagnostic accuracy is an overall assessment of an assay’s ability to identify a true positive and a true negative in all cases. This can be determined from the assay analytical sensitivity (i.e. the proportion of true positives that test positive) and the analytical specificity (i.e. the proportion of true negatives that test negative).
It is important to assess and understand the diagnostic accuracy for this type of safety assay. At the present time, diagnostic accuracy requirements are not defined; however, given that PSCs have a relatively high inherent risk of tumor formation, it is likely that regulatory agencies would be looking for 100% analytical specificity (zero false negative rate).
“Sistemic’s SistemPSCCheck™ 1.0 assay was developed and optimized to specifically meet the key assay performance and regulatory requirements for detection sensitivity, diagnostic accuracy and validation.“
On the other hand, manufacturers would presumably require 100% analytical sensitivity, or zero false positive rate, therefore saving the costs of unnecessarily discarding manufactured cell therapy products. Accordingly, it is reasonable to assume that a QC safety assay for detecting residual undifferentiated PSCs would need to have 100% diagnostic accuracy with no false negatives and no false positives.
Validation
All aspects of assay performance need to be systematically evaluated and validated according to established International Conference on Harmonisation (ICH) Validation of Analytical Procedures guidelines for assay validation dubbed Q2(R1). This is required by regulatory agencies.
Introducing SistemPSCCheck™1.0
Background and assay details
In 2018, Sistemic recognized the unmet need for a highly sensitive and validated safety QC assay to assess residual undifferentiated PSC levels in derived cell therapy products. In order to support the clinical development of these cutting-edge therapies, Sistemic began development of SistemPSCCheck™ 1.0. This was carried out in conjunction with the UK National Measurement Laboratory for Chemical and Bio-Measurement (NML, hosted at LGC in Teddington, UK) and supported by Innovate UK (Swindon, UK). The SistemPSCCheck™ 1.0 assay was developed and optimized using human iPSCs as the PSC source and human bone marrow-derived mesenchymal stem cells (BM-MSCs) as the background tissue-derived equivalent of a PSC-derived MSC.
“SistemPSCCheck™ 1.0 is a first-in-class miRNA-based droplet digital (dd)PCR safety QC assay for the highly sensitive and quantitative assessment of residual undifferentiated PSC levels in derived cell therapy products.”
The assay comprises expression analysis of a panel of four miRNA targets. The copy number of the miRNA targets correlates with PSC numbers. Using this relationship, the assay quantitatively establishes the number of residual undifferentiated PSCs in derived cell preparations.
Review of assay performance of currently available in vitro cellular and molecular assays compared with SistemPSCCheck™ 1.0
The assay performance of currently available in vitro cellular and molecular assays is compared with the SistemPSCCheck™ 1.0 assay below (Table 2). From the information detailed here, it is clear that SistemPSCCheck™ 1.0 outperforms other in vitro cellular and molecular assays that are available at the present time.
Summary
- A validated safety assay to QC the levels of residual undifferentiated PSCs is required by regulatory agencies to confirm purity of the final product.
- An in vitro off-the-shelf assay, suitable for routine QC testing, would be highly beneficial to the continued and successful clinical development and safe delivery of PSC-derived therapies to patients.
- The SistemPSCCheck™ 1.0 assay was developed and optimized to specifically meet the key assay performance and regulatory requirements for detection sensitivity, diagnostic accuracy and validation.
- The SistemPSCCheck™ 1.0 assay has a detection sensitivity of ≤0.0005%, a diagnostic accuracy of 100% and has been validated according to ICH Q2(R1) guidelines.
- SistemPSCCheck™ 1.0 is the only available off-the-shelf in vitro assay for assessment of residual undifferentiated PSC levels in derived cell therapy products and clearly outperforms the currently available alternative in vitro cellular and molecular assays.
ITALIANO
Le terapie cellulari pluripotenti richiedono rigorosi test di controllo qualità. In questo articolo, Sistemic (Glasgow, Regno Unito) discute le attuali sfide e opzioni. /
Introduzione
Le cellule staminali pluripotenti (PSC) - come le cellule staminali embrionali (ESC) e le cellule staminali pluripotenti indotte (iPSC) - sono un tipo di cellule staminali che possono essere trasformate in qualsiasi tipo di cellula nel corpo. Le terapie derivate dal PSC sono molto promettenti nel trattamento efficace di molte malattie umane, fornendo potenzialmente soluzioni mediche curative per una vasta gamma di malattie potenzialmente letali, tra cui cancro, malattie cardiovascolari, metaboliche, del sistema immunitario e malattie neurologiche. Come tali, queste terapie cellulari hanno la capacità di essere trasformazionali. Vi è un numero crescente di terapie cellulari e aziende farmaceutiche che stanno sviluppando terapie cellulari derivate da PSC, con alcune in sviluppo clinico e che mostrano promettenti indicazioni di efficacia clinica.
Tuttavia, un problema di sicurezza fondamentale nello sviluppo di queste terapie potenzialmente trasformazionali è la possibilità che persistano PSC indifferenziate residue nel prodotto finale di terapia cellulare, che possono dare origine a teratomi o altre neoplasie. Un controllo di sicurezza al test di qualità (QC) dei livelli di PSC residui indifferenziati è richiesto dalle agenzie regolatorie per confermare la purezza del prodotto finale.
Sebbene un approccio specifico non sia definito o promosso dalle agenzie di regolamentazione, i pacchetti di dati del test di qualità inclusi nelle domande di approvazione normativa vengono rivisti caso per caso. Sono in corso iniziative pubblico-private per stabilire piattaforme e saggi tecnologici armonizzati a livello internazionale. Tuttavia, attualmente non esistono metodi accettati e stabiliti a livello globale in vivo o in vitro per la valutazione dei livelli residui di PSC. Ciononostante, vi è un crescente riconoscimento del fatto che un test in vitro pronto all'uso per i test QC sarebbe di grande beneficio per il continuo sviluppo clinico di successo e la consegna sicura di terapie derivate da PSC ai pazienti.
Revisione degli approcci cellulari e molecolari attualmente disponibili in vitro
Sono state segnalate una varietà di piattaforme e saggi tecnologici per la rilevazione in vitro di PSC residui indifferenziati nelle terapie cellulari derivate. Vengono forniti dettagli sulla tecnologia, marcatori e approccio analitico per questi saggi.
Quali sono i requisiti per un test di controllo di sicurezza in vitro per PSC residui indifferenziati?
Esistono tre requisiti chiave di prestazione e normativi che devono essere considerati e affrontati per un test di controllo di qualità in vitro per testare i PSC residui indifferenziati per una terapia cellulare derivata dal PSC.
Sensibilità di rilevamento
In questo campo di sviluppo, i requisiti di sensibilità di rilevamento sono ancora in fase di definizione. Attualmente, le agenzie di regolamentazione indicano che vengono determinate caso per caso secondo un approccio basato sul rischio. Tuttavia, l'attuale consenso sembra essere che un test dovrebbe essere in grado di rilevare livelli PSC indifferenziati residui con una sensibilità di almeno lo 0,001%, ovvero 10 PSC in uno sfondo di cellule derivate da 1x106 .
Accuratezza diagnostica
L'accuratezza diagnostica è una valutazione complessiva della capacità di un test di identificare un vero positivo e un vero negativo in tutti i casi. Ciò può essere determinato dalla sensibilità analitica del dosaggio (ovvero la proporzione di veri positivi che risultano positivi) e dalla specificità analitica (ovvero la proporzione di veri negativi che risultano negativi).
È importante valutare e comprendere l'accuratezza diagnostica per questo tipo di test di sicurezza. Al momento non sono definiti requisiti di accuratezza diagnostica; tuttavia, dato che i PSC hanno un rischio intrinseco relativamente elevato di formazione di tumori, è probabile che le agenzie di regolamentazione stiano cercando una specificità analitica al 100% (tasso zero falso negativo).
"Il test SistemPSCCheck ™ 1.0 di Sistemic è stato sviluppato e ottimizzato per soddisfare in modo specifico le prestazioni del test chiave e i requisiti normativi per la sensibilità di rilevamento, l'accuratezza diagnostica e la validazione."
D'altra parte, i produttori avrebbero presumibilmente bisogno di una sensibilità analitica al 100%, o di un tasso di falsi positivi pari a zero, risparmiando così i costi di scartare inutilmente i prodotti di terapia cellulare fabbricati.
Di conseguenza, è ragionevole supporre che un saggio di sicurezza QC per rilevare PSC residui indifferenziati dovrebbe avere un'accuratezza diagnostica del 100% senza falsi negativi e falsi positivi.
Validazione
Tutti gli aspetti delle prestazioni del test devono essere sistematicamente valutati e convalidati secondo le linee guida stabilite dalla Conferenza internazionale sull'armonizzazione (ICH) per la convalida delle procedure analitiche denominate Q2 (R1) [22]. Ciò è richiesto dalle agenzie di regolamentazione.
Presentazione di SistemPSCCheck ™ 1.0
Dettagli di base e di analisi
Nel 2018, Sistemic ha riconosciuto la necessità insoddisfatta di un test di controllo della sicurezza altamente sensibile e validato per valutare i livelli residui indifferenziati di PSC nei prodotti derivati per terapia cellulare.
Al fine di supportare lo sviluppo clinico di queste terapie all'avanguardia, Sistemic ha iniziato lo sviluppo di SistemPSCCheck ™ 1.0.
Ciò è stato realizzato in collaborazione con il National Measurement Laboratory per la chimica e la biometrica (NML, ospitato presso la LGC di Teddington, Regno Unito) e supportato da Innovate UK (Swindon, Regno Unito).
Il test SistemPSCCheck ™ 1.0 è stato sviluppato e ottimizzato utilizzando iPSC umani come fonte PSC e cellule staminali mesenchimali derivate dal midollo osseo umano (BM-MSC) come equivalente derivato da tessuto di fondo di un MSC derivato da PSC.
"SistemPSCCheck ™ 1.0 è un test QC di sicurezza digitale PCR droplet (dd) basato su miRNA di prima classe per la valutazione altamente sensibile e quantitativa dei livelli residui di PSC indifferenziati nei prodotti derivati di terapia cellulare."
Il saggio comprende l'analisi dell'espressione di un pannello di quattro target di miRNA. Il numero di copie dei target miRNA è correlato ai numeri PSC. Usando questa relazione, il dosaggio stabilisce quantitativamente il numero di PSC residui indifferenziati nelle preparazioni cellulari derivate.
Revisione delle prestazioni del dosaggio dei test cellulari e molecolari attualmente disponibili in vitro rispetto a SistemPSCCheck ™ 1.0
Le prestazioni del saggio in vitro attualmente disponibili per saggi cellulari e molecolari sono confrontate con il saggio SistemPSCCheck ™ 1.0 di seguito (Tabella 2). Dalle informazioni dettagliate qui, è chiaro che SistemPSCCheck ™ 1.0 supera le prestazioni di altri test cellulari e molecolari in vitro attualmente disponibili.
Sommario
Un controllo di sicurezza convalidato per il controllo qualità dei livelli di PSC residui indifferenziati è richiesto dalle agenzie di regolamentazione per confermare la purezza del prodotto finale.
Un saggio pronto all'uso in vitro, adatto per i test di controllo di qualità di routine, sarebbe di grande beneficio per lo sviluppo clinico continuo e di successo e la consegna sicura di terapie derivate da PSC ai pazienti.
Il test SistemPSCCheck ™ 1.0 è stato sviluppato e ottimizzato per soddisfare in modo specifico le prestazioni del test chiave e i requisiti normativi per la sensibilità di rilevamento, l'accuratezza diagnostica e la validazione.
Il test SistemPSCCheck ™ 1.0 ha una sensibilità di rilevamento di ≤0,0005%, un'accuratezza diagnostica del 100% ed è stato validato secondo le linee guida ICH Q2 (R1).
SistemPSCCheck ™ 1.0 è l'unico test disponibile in vitro disponibile in commercio per la valutazione dei livelli residui indifferenziati di PSC nei prodotti di terapia cellulare derivata e supera chiaramente le alternative attualmente disponibili in vitro di test cellulari e molecolari.
Da:
Commenti
Posta un commento