有机构预计，细胞治疗技术在未来二十年将进入快速成长期，为数百万患者带来治愈期望，而每年产值将可达数十亿美元。为满足高速增长的市场需求，已有多家制药企业或设备供应商对治疗性细胞上游生产技术平台进行了全方位的革新和多技术的整合，随着这些上游技术的成熟，每批次细胞产量预计将会达到数千至数万亿。
细胞数量的增加也意味着收获体积的增加，即从目前的数十升到未来100L，甚至可能达1,000L，如此大体积的细胞收获液需要浓缩、漂洗、制剂并低温储存、灌装及冻存，这对目前的下游工艺技术（DSP）来讲，会是不小的负担，而每个操作单元微小的变化都有可能显著影响产品的质量和收率，特别是高浓度的产品，下游工艺的选择和优化至关重要。
治疗性细胞生产目前及今后可能面临的问题与单克隆抗体（MAb）相似。在90年代中期，单克隆抗体（MAb）的生产滴度降低（~100mg/L），DSP可达到较高的回收率和极低的产物损失，从而降低生产成本。而当生物反应器的mAb生产水平增加到了10g/L以上，DSP的局限性开始显现出来。而治疗性细胞生产批次的大小也会随着市场需求的增加的提高，DSP定会经历相似的瓶颈，故而必需探寻新的、可放大DSP技术。
细胞治疗产品及工艺要求
任何技术都必需为产品服务，所以要对DSP进行优化升级，必需先了解治疗性细胞的产品要求。一般情况下，细胞治疗产品用于临床给药时，其可接受的最低浓度为70%（理想为>85%），而临床医生在理想的操作下可回收>80%的活细胞。要达到如此高的活性，必需对细胞收获后每一步下游操作中细胞活性的降低情况进行监测和控制。此外，还需考虑浓缩和漂洗等工艺的时间性问题，因为一般要求细胞在收获的同一天进入冷藏保存，这样才能最大限度地保证细胞的健康。
其它要求还包括可达到较宽的细胞浓度范围（1x108-109cells/ml）和极高的残留物清除水平，这就意味着DSP系统的工作体积应尽量低，并能达到较高的浓缩因子（Cf），且可保持细胞悬浮，以有效清洗。当进入后期临床或商业化生产，需对DSP进行放大时，可使用特定的过程分析技术（PAT），进行实时数据采集，实现连续工艺监测，方便决策和产品质量控制。此外，出于商业利润考虑，大规模生产更倾向于使用封闭系统，以将因污染导致的批次失败风险降至最小。
在治疗性细胞生产中，细胞浓缩和漂洗通常在收获后立即进行。从上游工艺收获的细胞一般会被浓缩40倍以上，再以纯化缓冲液进行漂洗，以减低残留物的水平，如血清和胰蛋白酶。制剂并调节细胞浓度，确保每剂终产品含有特定数量的细胞，最后灌装冻存。整个工艺的每个操作单元都有特定的工艺要求，而整体上又取决于总收获量、目标细胞浓度以及每批次总生产剂量。
在可放大的培养系统内进行治疗性细胞的扩增和收获需注意工艺的调节，包括降低污染风险、防止产品降解以及维持产品功能。细胞治疗产品的纯度必须极高，因其由人源细胞组成，并用于植入患者体内，所以必须符合特定的治疗性标准。细胞治疗产品用于临床给药时，需高于特定的最低活细胞数量标准，同时降低非活性细胞的比例（<20%）。
此外，细胞治疗产品一般要求高细胞浓度，低给药体积。所以，细胞治疗DSP的一个主要挑战是处理大体积的细胞悬液（100-1,000L），达到极高的细胞浓度和纯度水平，以便冻存及给药，同时保持每批次产品“准确”的一致性。目前用于临床试验的细胞治疗产品浓度往往会有差异，且每剂量的灌装体积都会有所不同。标准的差异性会显著影响DSP流程，但先决条件是，浓缩步骤需达到极高的细胞密度，通常>25 x 107 cells/mL，某些情况下≤100 x 107 cells/mL，且即使在大规模生产条件下，也需使产品损失或质量变化最小化。
治疗性细胞产品还应符合特定的终产品一致性、效力和纯度，而最重要的是，必需安全。由于治疗性细胞不能进行终灭菌（除菌过滤或辐照灭菌），DSP过程必需消除外源性污染物。使用封闭处理系统可降低外源性污染的风险，而可抛弃性产品的使用有助于消除与其它批次间交叉污染的风险。将单次使用技术与常规DSP操作进行整合，可显著降低甚至消除污染。此外，单次使用技术也可节省时间，降低产品总成本（CoGs）。
工艺规模放大的另一个挑战是细胞漂洗，去除各步工艺残留物及杂质。按FDA对用于细胞治疗的生物产品的要求，此类产品“如在细胞培养的任何阶段使用了血清，其在终产品中的计算浓度不得超过1:1,000,000”。所以在DSP中，必须有效清除的残留血清，使终血清浓度良好符合监管部门的预期标准。且在生产工艺设计时，需注意控制细胞的漂洗体积，以降低工艺时间，使细胞在整个过程中保持悬浮，理想状况下呈分散的单个细胞。这样，杂质就不会被“困在”细胞之间或不可逆地黏附在细胞上。而DSP系统需能有效避免死腔存在，这些区域会截留杂质，导致其进入终产品中。
技术简介
传统的浓缩和澄清工艺主要使用离心方法，包括小规模的实验室开放式离心以及较大规模的封闭式批量离心。离心的缺陷在于操作繁琐，污染风险大，且当待处理量较大时，需进行多轮次的反复操作，不仅耗时较长，成本也随之提高。
也有公司将临床血液处理设备运用到细胞治疗领域，该类设备大多采用了一次性料液袋技术，可显著降低工艺污染风险，并实现自动化。但其单次循环处理量通常低于1L，规模放大可行性较差。且有些系统只能进行浓缩，而无法兼容漂洗步骤。
目前治疗性细胞生产由于上游工艺的限制，最终收获体积通常不超过20-35L。当批次体积增加到商业生产规模时，上游工艺可能可产生100-1,000L的收获体积，传统技术很难再处理如此大的规模。为避免此类瓶颈出现，使用可放大的DSP势在必行，在众多已经试验的方法中，切向流过滤（TFF）技术被认为是最有可能成为未来治疗性细胞生产DSP的主流。
切向流过滤
在常规过滤中，料液流向与过滤器膜表面垂直，即死端过滤（DFF），DFF常用于除菌过滤及分离亚微粒分子，不适合处理含有大分子及全细胞的大体积料液。而在切向流过滤（TFF）中，料液沿膜表面切向泵过，过滤器膜两侧的压力差（即跨膜压TMP）驱动渗透性料液通过膜进入滤液一侧。平面膜包和中空纤维组件是常用的切向流过滤形式，平面膜包通常会产生较高的系统滞留体积，且大规模处理产品通常没有即用型的预灭菌形式，而细胞治疗行业通常要求低系统滞留体积和可抛弃性使用。
中空纤维切向流过滤已成功应用于上千升细胞培养收获液的蛋白处理工艺，但在蛋白澄清操作中通常使用较高的TMP，而在治疗性细胞处理中，为保持较高的细胞活性及生物功能，需保持较低的剪切率和TMP，才能在达到高细胞浓度（60-100倍）和高回收率（>90%）的同时，维持高细胞活性（>90%）。此外，在漂洗操作中，需注意控制滤液流速，以有效漂洗细胞，将残留物浓度降至1ppm以下，同时缩短工艺时间。
在大规模治疗性细胞生产中，系统可整合单次使用型压力传感器，以监测关键的工艺变量，如滤液压力及TMP。为精确测量液体流速，还可使用非侵入式流量传感器。可抛弃型传感器的使用将极大地增强过程分析技术在下游操作中的执行，从而支持质量源于设计（QbD）方法。
仕必纯提供一体式设计的自动化TFF系统，系统已广泛应用于蛋白药物的生产，只需稍作调整，即可满足治疗性细胞生产中细胞产品的特殊要求。根据所选过滤器规格的不同，TFF可满足较宽的处理量范围，而且系统工作体积较低，所以，在研发阶段，只需要少量的细胞原液即可使用系统进行试验，从而节省起步成本。仕必纯切向流过滤包括从研发到中试及生产的一系列系统，从研发阶段获取的工艺参数数据可直接规模放大用于中试及生产系统，维持工艺的一致性，从而确保产品质量。
而且，仕必纯将切向流过滤与可抛弃型使用技术进行了完美的整合，推出了独特的MBT流体处理系统，即将中空纤维过滤器与料液袋及管路进行预组装和整体灭菌，形成完整的封闭工艺系统，既省去了DSP中流路构建和清洗的时间，又有效避免了污染的风险。MBT可根据实际处理量及工艺流程进行定制化设计，以最大限度地满足应用需求。
展望
随着治疗性细胞每批次生产规模的提高和上游技术的成熟，下游工艺瓶颈逐渐显现，特别是浓缩和漂洗操作。为满足终产品质量要求，DSP平台应尽可能灵活、高效、经济。DSP需能处理含有数千万至上亿细胞的细胞悬液，同时达到较高的浓缩因子、产品纯度并缩短处理时间。
TFF作为最新优化的技术，具有良好的可放大性，同时单批次可浓缩并漂洗100-1,000L的细胞悬液。仕必纯TFF技术整合了单次使用传感器，用于连续实时工艺监测，系统可灵活地处理不同规模的细胞收获液，规模放大简单，降低设备及操作成本。TFF极有可能成为细胞治疗DSP的主要技术。