Kortreiste superheltceller på ny lab

Av Heidi Strand

- Vi skal dyrke pasientenes egne celler, manipulere dem og gi dem tilbake til pasientene. For eksempel kan vi hente ut monocytter og gi dem vekstfaktor så de utvikler seg til dendrittiske celler, forteller Elin Strand.

Hun har en doktorgrad i ernæring, og har jobbet både med hjerte- og kreftforskning. Nå er hun leder for kvalitetskontroll ved den nye ex vivo-fasiliteten på Haukeland universitetssjukehus (HUS), og bioingeniøren er tilbake der hun startet – på en lab.

- Hva er en ex vivo-lab?

- Det er en renromslab der man kan produsere celleprodukter. De kalles «advanced therapy medicinal products», eller ATMP, og er det som brukes i avansert celleterapi, forklarer Strand.

Den enkleste formen for celleterapi er å høste stamceller fra en pasient, fryse dem ned, og gi dem tilbake til pasienten. Dette gjøres allerede på HUS i dag, på seksjon for celleterapi. På den nye seksjonen for cellebaserte medisinske produkter skal de gå et skritt lenger.

Kan regenerere kjevebein

Ex vivo-fasiliteten er knyttet til Mohn forskningssenter for regenerativ medisin, som er et samarbeid mellom Universitetet i Bergen og HUS. Planen er at laben skal serve klinikere og forskere med celler og celleproduksjon i ulike prosjekter.

- Det prosjektet som er nærmest oppstart hos oss jobber med å gjenskape ansikter. Pasientene det gjelder har behov for rekonstruksjon etter kreft eller skader, forteller Strand.

Prosjektet utgår fra odontologisk institutt ved Universitetet i Bergen, og drives av forskningsgruppen Tissue Engineering Group. Strand forteller at kjevekirurgene som startet prosjektet ikke fikk satt inn tannimplantater fordi flere av pasientene manglet kjevebein å feste disse i. Så de måtte først finne en måte å gro fram nytt kjevebein på.

- Da henter de ut beinmarg, som er en kilde til mesenkymale stamceller. Cellene ekspanderes, eller dyrkes, videre i kultur, forteller hun.

Deretter blandes de mesenkymale stamcellene med en masse, bikalsiumfosfat, og det hele opereres inn i pasienten. Etter hvert vil stamcellene skjønne hvor de er, og det vil dannes nytt velfungerende beinvev.

- Stamcellene er superhelter! De lager alt som skal til – til og med blodforsyning til området! Det er fascinerende, sier Strand.

I dette prosjektet jobber forskningsgruppen for enkeltpasienter, og ikke i storskala.

- Til gjengjeld vil det bety veldig mye for de få pasientene som er med i studiene, sier hun.

I dag sendes stamcellene til en ex vivo-lab i Tyskland for å få laget ATMP-celleproduktet. Under frakt er cellene lenge utenfor det gunstige miljøet i inkubatorskapet, og gjør at de kan bli utsatt for stress.

- Man må ha spesielt god kontroll på temperatur, og at man ikke utsetter cellene for støt eller UV-stråling, forteller Strand.

Men snart kan de produsere mesenkymale stamceller også i Bergen.

- Det vil gi kortreiste celler, som blir mindre utsatt for stress, sier hun.

Overvåker labens mikrobiom

Prosjektene som får innpass i ex vivo-laben er vanligvis langvarige, og de som skal jobbe med dem vil få grundig opplæring. Likevel skal laben overvåkes med jevnlig testing og monitorering.

- Vi setter ut agarskåler i rommene, dyrker dem og ser etter oppvekst - eller såkalte levende partikler, som vi kaller dem, sier Strand.

Siden de fleste levende partikler i en slik lab kommer fra mennesker, vil labens eget mikrobiom i stor grad gjenspeile personalet som oppholder seg i lokalene. Strand og kollegene har allerede kartlagt mikrobiomet, og blant annet funnet noen stafylokokker, mikrokokker og vanlige hudbakterier. I tillegg ser de miljøbakterier, som kan komme inn med varer og utstyr.

- Hver gang en ny person kommer inn i laben, kan mikrobiomet i renrommet endre seg. Vi må følge nøye med for å beskytte cellene og produksjonen, forklarer Strand.

De er ekstra obs på sporedannende bakterier, fordi det krever ekstra renhold å bli kvitt dem. Dersom de ansatte har bakt gjærbakst eller utført hagearbeid kan det også gi interessante endringer i labens mikrobiom.

- Man må alltid tenke over hva man har gjort dagen før, og dusje og skrubbe seg litt ekstra om det trengs, sier Strand.

Er man veldig forkjølet, må det tas en vurdering på om det er greit å komme på jobb, for det skal bare ett nys til før man må bytte bekledning.

Godkjenning og partikkeltelling

HUS har to renromslaber fra før – én på PET-senteret og én på apoteket, og labene har god dialog om det de har felles. Selv om det forskjell på renrommene, produksjonsmåtene og type produkt, produserer alle tre labene legemidler. Det innebærer at de må søke Legemiddelverket om Good Manufacturing Practice (GMP)-godkjenning, og ha tilsyn før de kan starte opp.

- GMP er som en akkreditering pluss. Det er veldig mange retningslinjer og prosesser å forholde seg til, og alt skal dokumenteres og være sporbart, sier Strand.

I tillegg til å sikre at produktene produseres og kontrolleres etter godkjente kvalitetsstandarder, setter GMP krav til hvor mange partikler et renrom kan inneholde. Rommene graderes fra A til D, der A er renest, og det er ulike krav til partikkelmengden når rommet er i bruk og når det er i hvile.

- I vårt reneste rom, som er grad B, skal det være færre enn 352 000 partikler under 0,5 µm og færre enn 2930 partikler over 0,5 µm, mens vi jobber i rommet, forteller Strand.

Laben har to produksjonsrom i kategori B, hvor LAF-benkene som står i rommene har kategori A-renhet. Der er det rent nok til å jobbe med ATMP-produkter når laben blir godkjent.

- GMP må på plass. Uten det vil laben bare kunne brukes som forskningslab, og ikke som produksjonslokale for celleprodukter, forklarer hun.

Selve søknadsprosessen kan ta litt tid, men Strand regner med at laben godkjennes og er klar til bruk i 2025 en gang. Da blir ex vivo-fasiliteten den andre av sitt slag i Norges. Den første ble etablert ved Oslo universitetssykehus for over tjue år siden.

Utstyr og kvalitetskontroll

I 2018 var alt som fantes en planskisse og et tomt lokale. Strand og seksjonleder Kimberley Joanne Hatfield fikk være med å bestemme noe av utformingen av laben, og hvor det ulike utstyret skulle stå.

- Høy renhetsgrad betyr også at det er lite utstyr som kan stå i rommet, for utstyr bringer også partikler med seg, informerer Strand.

Derfor er det alltid et spørsmål om hvilket utstyr de kan ha i hvilke rom.

For å kontrollere kvaliteten på cellene som kommer fra produksjon trenger de flere typer utstyr tilgjengelig, deriblant et flowcytometer. Som leder for ex vivo-fasilitetens kvalitetskontrollab forteller hun at det ikke er tilfeldig at akkurat denne ligger i et av rommene med lavest renhet.

- Vi kartlegger overflatemarkører på de ferdigproduserte cellene ved å bruke antistoffer. På den måten kontrollerer vi at de har de riktige egenskapene, forklarer hun.

I tillegg teller de cellene, og ser på andelen levende og døde. Mange døde celler betyr at produktet ikke har den kvaliteten det skal ha, og derfor ikke kan gis til pasienten.

For å avsløre eventuell bakterievekst i en cellekultur blir en prøve dyrket på samme måte som en blodkultur. En endotoksintest kan avsløre uønskede gramnegative bakterier i produktet.

- Det er viktig at vi har kontroll på alle aspekter; mikrober, miljøkontroll og at cellene har korrekte egenskaper, sier Strand.

I desember 2022 gikk prosjektet fra byggefase til driftsfase, og ble offisielt åpnet med snorklipping. Nå er de i valideringsfasen, og skal dermed gjøre produktspesifikk metodevalidering, samt teste at prosessen kan gjennomføres uten at produktet står i fare for kontaminasjon.

- Vi er et hakk nærmere å jobbe med ekte pasienter og pasientmateriale, og er veldig ivrige etter å sette i gang, forteller Strand.

Kledd etter forholdene

I laboratoriebygget på HUS er de 260 kvadratmeterne ex vivo-lab fordelt på 16 rom, inkludert sluser mellom rommene. Når en dør åpnes sørger en trykkgradient for at luft alltid strømmer ut fra det reneste rommet.

- I vanlige klær og med bar hud sprer vi masse partikler og mikrober rundt oss. Vi er den største kilden til forurensning, og derfor må produksjonen beskyttes mot oss, forteller Strand.

Kravet om renhet speiles derfor også i bekledningen til de ansatte. Med heldekkende drakt, skotrekk, hårnett, munnbind og doble hansker, stenger de mange av partiklene og mikrobene inne, og hindrer dem i å sveve fritt ut i renrommene. Ved å bevege seg langsomt avgir de ansatte færre partikler til omgivelsene enn ved hurtig bevegelse.

- Alt er tilrettelagt for at mengden partikler skal holdes på et minimum, forklarer Strand.

Cellene jobber de med inne i sikkerhetskabinett, og i inkubatorskapene brukes det sterilt vann på flasker. Utstyr som skal inn sprites og sendes gjennom materialsluser, mens personalet går gjennom personalsluser.

Også for bioingeniører

Strand startet karrieren som bioingeniør på en mikrobiologilab. Da hun søkte seg til stillingen på ex vivo-laben, hadde hun gradvis og over flere år beveget seg bort fra bioingeniørfaget og endt med en doktorgrad innen ernæring.

- Denne stillingen var et steg nærmere bioingeniørmiljøet, og det ønsket jeg meg tilbake til, forteller hun.

Strand har foreløpig bare tre kolleger, men hun tror de med fordel kan bli flere. Særlig ettersom de alltid må være to når de jobber med celleproduktene, og fordi de rullerer på å følge med på det døgnkontinuerlige overvåkningssystemet.

- Dessuten må dokumentasjon, sikkerhet, kvalitetskontroll og produksjon hver drives separat. Og de rollene kan ikke krysses, forteller Strand.

Foreløpig er hun den eneste bioingeniøren blant molekylærbiologer på den nye ex vivo-laben, men hun tror fagfeltet kan bli en viktig arbeidsplass for flere bioingeniører i framtida.

Ordforklaringer

Ex vivo: Latin for «utenfor organismen». Beskriver eksperimenter som utføres på levende celler eller vev som er tatt ut av organismen.

Renrom: Rom med kontrollert nivå av kontaminasjon.

Kontaminasjon: Forurensning med smittestoff.

Monocytt: En type leukocytt. Omdannes til makrofag når den går ut i vev.

Vekstfaktor: Betegnelse for stoffer som stimulerer til vekst og eventuell differensiering.

Dendrittiske celler: Celler med mange lange utløpere. De er de viktigste antigenpresenterende cellene i hud og i lymfeknuter.

Celleterapi: En type behandling der pasienten får sprøytet celler inn i kroppen.

Kilde: snl.no