操作された細胞療法の製造中のウイルス形質導入効率を高めるためのマイクロ流体デバイス

設計された細胞療法の開発と承認は、疾患の治療に対するアプローチに革命をもたらしています。しかし、これらの救命療法は、非効率的なバイオプロセシング装置と、治療の価格を引き上げることができる専門的な試薬を広範囲に使用する必要があります。ウイルス形質導入などの標的細胞への新しい遺伝物質の統合は、細胞療法の生産における最も費用がかかり、労働集約的なステップの1つです。遺伝子送達に関連するコストを削減するためのアプローチは、マイクロ流体デバイスを使用して開発され、全体的な効率を高めています。しかし、これらのマイクロ流体アプローチでは、大量のウイルスまたは高速ウイルス粒子を持つ細胞の事前濃縮のいずれかが必要です。ここでは、マイクロ流体の空間閉じ込めと膜を通る移流流を組み合わせて、標的細胞とウイルス粒子を効率的に共感するマイクロ流体変換デバイス（MTD）の開発について説明します。MTDは、静的コントロールと比較して2倍を超えるT細胞および造血幹細胞（HSC）ターゲットの両方のレンチウイルス形質導入の効率を改善できることを実証します。さらに、静的条件下で飽和に達するために必要なウイルスの半分のみで、MTDの形質導入飽和に達します。さらに、MTDの変換が細胞の生存率や拡大の可能性に悪影響を与えないことを示しています。

The development and approval of engineered cellular therapies are revolutionizing approaches to treatment of diseases. However, these life-saving therapies require extensive use of inefficient bioprocessing equipment and specialized reagents that can drive up the price of treatment. Integration of new genetic material into the target cells, such as viral transduction, is one of the most costly and labor-intensive steps in the production of cellular therapies. Approaches to reducing the costs associated with gene delivery have been developed using microfluidic devices to increase overall efficiency. However, these microfluidic approaches either require large quantities of virus or pre-concentration of cells with high-titer viral particles. Here, we describe the development of a microfluidic transduction device (MTD) that combines microfluidic spatial confinement with advective flow through a membrane to efficiently colocalize target cells and virus particles. We demonstrate that the MTD can improve the efficiency of lentiviral transduction for both T-cell and hematopoietic stem-cell (HSC) targets by greater than two fold relative to static controls. Furthermore, transduction saturation in the MTD is reached with only half the virus required to reach saturation under static conditions. Moreover, we show that MTD transduction does not adversely affect cell viability or expansion potential.