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固定床生物反应器在In Vivo CAR-T研究中的应用
发布日期：2026-05-28
2026年4月20日，制药巨头礼来宣布将以高达70亿美元的总价收购Kelonia Therapeutics，此举创下了In Vivo CAR-T领域史上最大交易纪录。在美国血液病年会报告期间，Kelonia的慢病毒核心管线产品KLN-1010在治疗复发/难治性多发性骨髓瘤的I期临床试验中披露出了十分优异的治疗数据。此次收购凸显大型药企对In Vivo CAR-T颠覆性技术的激烈争夺与押注。
嵌合抗原受体T细胞疗法（CAR-T）通过基因工程改造患者自身的免疫T细胞，使其能够精准识别并攻击肿瘤细胞，已成为血液肿瘤治疗领域的革命性突破。该疗法的核心优势在于高度的靶向性和持久性，CAR分子可绕过MHC限制性直接激活T细胞，且改造后的T细胞可在体内长期存活，形成免疫记忆[1]。传统CAR-T采用体外制备模式（Ex Vivo CAR-T），即从患者体内分离T细胞，经病毒载体转导、扩增后回输。这一过程虽疗效显著，却面临制备周期长、成本高昂以及患者自体T细胞质量参差不齐等问题，限制了其临床可及性。体内 CAR-T（In Vivo CAR-T）技术的兴起为突破上述瓶颈提供了新思路,通过将CAR基因直接递送至患者体内的T细胞，实现“即用型”治疗，显著简化流程、降低成本。Ex Vivo CAR-T的制备瓶颈（慢病毒载体产能不足、成本高昂）正是In Vivo CAR-T试图绕过的障碍，而固定床反应器因具备高细胞培养密度、培养环境温和剪切力低、线性放大连续性好、全封闭自动化等优势，成为解决病毒载体的规模化生产瓶颈，推动In Vivo CAR-T从“概念验证”走向“临床可及”的关键技术。
CAR-T细胞疗法目前已在血液肿瘤领域展现出革命性疗效，在复发或难治性血液肿瘤患者的治疗中，部分患者甚至可获得长期生存或实现功能性治愈。截至目前，全球范围内正在开展的CAR-T细胞疗法相关临床试验已超过2500项[2]。其中，首款CAR-T产品Kymriah（诺华）于2017年获美国食品药品监督管理局（FDA）批准，用于治疗25岁以下患有B细胞前体急性淋巴细胞白血病（ALL）且为难治性或二次及以上复发的患者；随后，Yescarta（吉利德）获批用于治疗复发或难治性大B细胞淋巴瘤；Tecartus（吉利德）、Breyanzi（百时美施贵宝）、Abecama（蓝鸟）等CAR-T产品也相继在美国上市。中国首款CAR-T产品奕凯达（复星凯特）则于2021年6月获批，用于治疗成人复发或难治性大B细胞淋巴瘤。截至目前，全球已有13款CAR-T疗法产品成功上市（Table 1），其适应症已从B细胞恶性肿瘤拓展至多发性骨髓瘤。
Table1．目前 CAR-T 上市产品
在临床阶段，CAR-T细胞疗法管线呈现三大转变趋势：适应症从血液病肿瘤向自身免疫性疾病领域拓展、技术创新升级迭代以及In Vivo CAR-T疗法崛起[3-4]。In Vivo CAR-T疗法通过病毒载体或非病毒核酸递送平台将CAR基因直接递送至患者体内的T细胞，实现“原位编程”，从而省去体外操作环节，可显著降低治疗成本，并将治疗周期从数周压缩至数小时，另外该方法无需进行淋巴细胞清除预处理，可以减轻患者痛苦(Figure 1)[5]。2026年，多个In Vivo CAR-T产品公布更多临床数据，自免适应症的临床进展将决定该疗法能否扩展出更为广阔的应用市场。In Vivo CAR-T目前已形成病毒载体（慢病毒、AAV等）和非病毒载体（脂质纳米颗粒等）两大技术路线。（Table 2）
Figure 1．Ex Vivo CAR-T与In Vivo CAR-T治疗的基本技术路径
（Chen et al. Experimental Hematology & Oncology）
病毒载体是目前CAR-T制备中最成熟的基因递送工具，以慢病毒载体（LVs）应用最广。慢病毒能够感染分裂期和静止期T细胞，将CAR基因稳定整合至宿主基因组，实现长期表达[6]。目前多个基于慢病毒的In Vivo CAR-T产品已进入临床试验阶段，如Interius BioTherapeutics的INT 2104、Umoja Biopharma的UB-VV111以及最近引起广泛关注的ESO biotec的ESO-T01等。脂质纳米颗粒（LNP）作为非病毒载体的代表，近年来同样备受瞩目。LNP通过可电离脂质、胆固醇、磷脂和聚乙二醇化脂质的自组装形成，能够高效包裹并递送mRNA或DNA至靶细胞[7]。不过，LNP对静息态T细胞的转染效率仍有待提升，且mRNA的瞬时表达特性可能限制疗效持久性（Figure 2）[8]。
Figure 2．In Vivo CAR-T技术路线（Li et al. Nature Reviews）
其中慢病毒载体因其整合能力和长效表达优势备受青睐，然而，In Vivo CAR-T的临床转化高度依赖于高质量慢病毒载体的规模化供应。虽然悬浮细胞的应用越来越广泛，但由于下游纯化工艺的限制，病毒载体制备目前仍以贴壁细胞培养体系结合质粒瞬时转染工艺为主，传统的二维贴壁培养体系时间限定较紧、人工劳动强度大、系统操作多为开放式并且需要大量的培养箱空间，这些限制为后续商业化规模的病毒制备构成挑战。此外，瞬时转染依赖大量GMP级质粒，成本随生产规模呈指数级增长，且批次间差异显著，难以满足In Vivo CAR-T对载体纯度、一致性和工业化量产的三重要求。在此背景下，固定床生物反应器因其高表面积体积比、低剪切力、可线性放大等优势，成为贴壁细胞规模化培养慢病毒载体的关键技术平台。
Table 2．In Vivo CAR-T明星管线
固定床生物反应器由填充有用于固定化细胞的固体载体材料的容器组成，其内部装填有固体化的载体材料，主要包括中空纤维管路、亲水性贴附膜材等。当细胞被捕获在多孔颗粒/膜结构的空隙中时发生固定化。固定床反应器的设计可使培养条件下床体内细胞分布高度均匀，对后续批次重复及放大提供稳定的重复性保证，从而加快产品上市速度。
CEL-G® Culture Ad60固定床生物反应器（Ad60 FBR）由同腾新创（苏州）科技有限公司研发，于2023年上市。反应器由一个不锈钢罐体培养容器与控制主机构成，培养罐体内采用双层医药级PET膜材能够提供细胞生长3D培养环境，此外，独特的瀑布流设计（搅拌不直接接触细胞，培养介质经搅拌从罐体底部流经整个床体到顶部，并以类似瀑布形式的液体薄膜沿床体侧壁下降进行瀑气从而完成气体交换过程），使固定床具备更低的剪切力，提供温和的细胞培养环境，控制主机体积小巧，可置于生物安全柜内进行无菌操作（Figure 3）。Ad60 FBR培养面积覆盖0.5m2至60m2，可在同一主机平台实现规模放大，同时针对商业化阶段生产需求，Ad600 FBR系列可以提供90-600 m2培养面积。与同类产品比较，Ad60 FBR采用的PET与PP双层膜材质，结构更为规整，有利于细胞的均匀分布，同时，内部安装的取样条可实时反映膜上细胞生长状态。Ad60 FBR产品系列涵盖研发、中试放大及商业化生产全过程，具有良好的连贯性与可扩展性。
Figure 3． AD60 FBR反应器及载体膜材示意图
伴随着细胞及基因治疗从研发到临床研究的快速发展，病毒载体的制备需求也随之提升。为突破传统2D贴壁培养体系在病毒载体生产中的应用限制，以固定床反应器为代表的3D贴壁培养体系，凭借培养面积可扩展性强、工艺参数可实时监测、细胞培养密度高且分布均匀等优势，正逐渐得到广泛应用。Valkama等研究人员在固定床生物反应器中通过瞬转293T细胞来生产慢病毒载体，通过筛选转染试剂及优化pH等培养工艺条件，发现了固定床反应器可以应用于从实验水平扩展到临床规模的慢病毒载体生产[9]。Alexandra通过优化瞬转工艺，在固定床反应器中收获了106 TU/mL功能滴度的病毒，实现了慢病毒载体在固定床系统中的生产过程[10]。Hanna P利用固定床反应器优化了转染HEK293细胞制备血清5型AAV的工艺，在培养面积4 m2下，收获了6.1×1015 vp总产量的病毒颗粒[11]。Alicia D优化了HEK293T/17细胞在固定床生物反应器中的瞬时转染工艺，通过优化转染时DNA的浓度、收获时间、PEI/DNA复合物的粒径大小等条件，将AAV产量提高到9.0×1014 vp/m2，且整个固定床内细胞转染率高达97%。华东理工大学谭文松教授课题组在慢病毒生产过程中对质粒转染条件和细胞培养参数进行了工艺测试及优化，使用优化后的工艺条件在表面积为2m2的AD60 FBR验证测试收获了高达2.4×1010 TU产量的慢病毒[12]。该研究结果为建立基于AD60 FBR的慢病毒载体高效生产工艺提供了有力的数据支撑。
上述案例证明，固定床生物反应器作为3D贴壁培养体系，在病毒载体生产中均展现出显著优势：产量较传统2D体系提升数倍、工艺可线性放大、稳定。可满足In Vivo CAR-T等基因治疗的临床转化对产量的核心需求。
In Vivo CAR-T疗法目前多项临床数据披露均展现出优异的治疗效果，目前礼来、艾伯维、吉利德、阿斯利康等巨头企业进行了超百亿美元的收购与合作，完成了对LNP和慢病毒两条核心技术路线的系统性卡位，国内石药、易慕峰、驯鹿以及微滔生物等企业也在积极布局，取得了优异的临床突破。
2025年11月，Kelonia研发的KLN-1010 1期临床结果以口头报告形式在美国血液学会(ASH)年会上公布。KLN-1010用于治疗复发和难治性多发性骨髓瘤的首批3名受试患者治疗后1个月均达到微小残留病灶阴性标准，3名患者治疗1个月时均实现部分缓解，且截至数据披露时均维持缓解状态，无复发。同年11月微滔生物研发的GT801在ASH年会上报道了其在治疗复发/难治性 CD19 阳性B细胞淋巴瘤患者的一期临床试验结果中，两名非霍奇金淋巴瘤患者在未接受清淋预处理的情况下，分别进行了每次0.5 mg的三次输注以及每次1.5 mg剂量的四次输注，结果表明在完成多次给药后第4周，两名患者均达到部分缓解。
2025年7月，Heng Mei教授团队在The Lancet报告了使用固定床生物反应器制备的慢病毒载体ESO-T01在4例多发性骨髓瘤患者中的完整临床数据，患者接受了最低剂量（2.0×108转导单位）的ESO-T01单次输注，无需接受血液分离体外培养和淋巴细胞清除。疗效数据显示4名患者均达到缓解，其中2例实现严格完全缓解（髓内外病灶完全消失），2例达到部分缓解（第28天时肿瘤病变缩小，骨髓中微小残留病转阴）[13]。2026年3月，李春蕊教授团队在Nature Medicine中报道了ESO-T01 以单次静脉输注 2×108转导单位的方式给药，未进行白细胞分离术、体外制造或淋巴细胞清除化疗。连续纳入了 5 名经过大量前期治疗的复发或难治性多发性骨髓瘤男性患者，治疗结果初步观察到抗骨髓瘤活性：5例患者中有 4 例达到客观缓解，其中包括3例严格的完全缓解，所有可评估的缓解者（4/4）在第 60 天时的微小残留病灶均为阴性，目前监测结果已经到14个月。该结果为使用免疫屏蔽载体在体内生成 CAR-T 细胞的可行性和安全性提供了初步证据[14]。
固定床生物反应器是解决病毒载体规模化生产瓶颈的关键技术。通过提供高产量、可放大、符合GMP的病毒生产平台，固定床反应器已成为In Vivo CAR-T产业化的重要基础。然而固定床反应器的应用仍面临相关挑战，其一是固定床反应器目前在贴壁细胞体系制备病毒载体中表现优异；对于悬浮细胞培养工艺，固定床需要工艺适配或技术替代提高其适用性。其二病毒载体生产的上下游衔接正逐步接近但还未能完全实现全封闭性自动化，中间连接环节的升级仍需针对性改进。其三，固定床反应器在病毒载体生产中的使用需要通过积累更多工艺验证数据与产业化应用结果增强市场接受度。不过，随着递送技术与生物工艺的持续创新，这些挑战正逐步转化为技术迭代的驱动力。悬浮体系的工艺适配有望打破固定床与悬浮工艺之间的技术壁垒；自动化与连续制造技术的进步使得全封闭上下游衔接更加顺畅；越来越多工艺验证数据与产业化案例的积累，也在稳步提升固定床反应器在监管与市场层面的认可度。可以预见，在In Vivo CAR-T从血液肿瘤迈向实体瘤乃至自身免疫疾病的征程中，固定床生物反应器将扮演越来越重要的角色。
总体而言，In Vivo CAR-T 是基因与细胞治疗未来融合方向，承载医疗技术普及使命，也是中国生物医药产业实现 “跟跑” 到 “领跑” 跨越的关键，未来或深刻改变重大疾病治疗格局。随着工艺强化、连续制造和智能化控制的发展，In Vivo CAR-T有望真正实现“单次注射治愈癌症及自身免疫性疾病”的愿景。
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