Produzione e controllo di Medicinali per Terapie Avanzate

Medicinali per Terapie Avanzate  (MTA)

Secondo l’Agenzia Europea per i Medicinali (EMA), i MTA sono medicinali per uso umano basati su geni, tessuti o cellule. Si tratta di medicinali per uso umano il cui principio attivo terapeutico si basa su almeno uno dei seguenti elementi: 1) tecnologia per modificare il genoma del paziente, 2) acidi nucleici ricombinanti o geni, 3) cellule sostanzialmente manipolate, 4) cellule destinate a una funzione essenziale nel paziente diversa rispetto a quella nel donatore, 5) tessuto ingegnerizzato.

I MTA offrono nuove opportunità per il trattamento di malattie e lesioni con bisogni medici insoddisfatti.

I MTA sono classificati in tre categorie principali:

• Medicinali di Terapia Genica (GTMPs),
• Medicinali per Terapia Cellulare Somatica (sCTMPs),
• Prodotti Tessutali Ingegnerizzati (TEPs).

Inoltre, i MTA combinati contengono uno o più dispositivi medici come parte integrante del medicinale (vedi “Classificazione delle terapie” su EuroGCT).

Prima che queste terapie siano somministrate ai pazienti, i prodotti devono completare una fase di sviluppo conforme alle linee guida delle autorità regolatorie, come l’EMA. All’inizio dello sviluppo del farmaco, gli sviluppatori di medicinali di terapia genica e  medicinali basati su cellule devono affrontare i requisiti regolatori relativi agli studi non clinici (vedi “Non-clinical Development Flowchart” su EuroGCT).

In questa fase iniziale, gli sviluppatori devono rispondere a domande chiave quali: “qual è il meccanismo d’azione?”, “qual è l’efficacia?” e “quali sono le potenziali criticità tossicologiche?”. Nelle fasi successive dello sviluppo, devono inoltre rispettare vari standard, incluse le Buone Pratiche di Laboratorio (BPL), le Buone Pratiche di Fabbricazione (GMP) (vedi “Buone pratiche di fabbricazione per i MTA” su EuroGCT) e le Buone Pratiche Cliniche (GCP) (vedi “Clinical trials” su EuroGCT).

La valutazione della qualità, sicurezza ed efficacia dei MTA è condotta dal Comitato delle Terapie Avanzate (CAT) dell’EMA.

Il CAT fornisce raccomandazioni scientifiche sulla classificazione dei MTA (vedi “CAT raccomandazioni scientifiche sulla classificazione” su EuroGCT) ed è responsabile della redazione di un parere preliminare su ciascuna domanda di autorizzazione all’immissione in commercio di un MTA presentata all’EMA. Tale bozza è poi esaminata dal Comitato per i Medicinali per Uso Umano (CHMP), che adotta il parere finale sull’autorizzazione del medicinale (vedi “Accesso al mercato dei MTA” su EuroGCT).

Il CAT partecipa inoltre a procedure finalizzate a fornire consulenza sul monitoraggio dell’efficacia, sulla farmacovigilanza o sui sistemi di gestione del rischio per i MTA (vedi “Sostegno allo sviluppo di farmaci innovativi a livello EMA” su EuroGCT).
Ulteriori informazioni sono disponibili nel Regolamento (CE) 1394/2007 e CAT Work Plan 2025.

La fabbricazione e il controllo rappresentano fasi fondamentali nello sviluppo di un farmaco. Esse riguardano la produzione e la caratterizzazione della sostanza medicinale (chiamata anche drug substance, DS), che viene poi formulata per diventare il medicinale finito (drug product, DP). Questo prodotto viene rilasciato secondo criteri ben definiti e può essere conservato prima della somministrazione ai pazienti.

I termini “fabbricazione, controllo e formulazione” sono collettivamente indicati come CMC (Chemistry, Manufacturing and Control). Il CMC, insieme alle attività precliniche e cliniche, è necessario per passare dalla fase di scoperta a quella clinica. Le domande di sperimentazione clinica in Europa (vedi “Clinical trials” su EuroGCT) e le Investigational New Drug (IND) applications negli USA sono esaminate dalle autorità regolatorie e devono essere approvate prima di avviare gli studi clinici. Tali domande devono includere informazioni relative agli studi non clinici di farmacologia e tossicologia, alla fabbricazione e al controllo, ai protocolli clinici e ai dati degli sperimentatori.

La Figura 1, intitolata “CMC in drug development”, fornisce ulteriori dettagli su questo processo.

I documenti di guidance aiutano gli sviluppatori in un campo in rapida evoluzione come quello dei MTA, in cui i progressi scientifici si traducono spesso rapidamente in innovazioni terapeutiche. The mapping of the European landscape and specificity of ATMPs guidance  sono state pubblicate a giugno 2025 da Aurélie Mahalatchimy et al.

L’EMA è un’agenzia decentrata dell’Unione Europea responsabile della valutazione scientifica, della supervisione e del monitoraggio della sicurezza dei medicinali. Opera in tutti gli Stati membri dell’Unione Europea, nonché nei Paesi dello Spazio Economico Europeo. Fondata nel 1995, l’EMA svolge un ruolo fondamentale nel garantire che oltre 450 milioni di persone abbiano accesso a medicinali affidabili, efficaci e di alta qualità.

L’EMA collabora strettamente con esperti scientifici e con le autorità regolatorie nazionali dei Paesi membri. Coordina gli sforzi di migliaia di esperti europei, pur mantenendo l’indipendenza dei propri pareri scientifici. La sua funzione principale consiste nel fornire raccomandazioni scientifiche relative all’immissione in commercio di terapie e medicinali sul territorio europeo. Dopo aver ricevuto tali raccomandazioni, la Commissione Europea prende la decisione legale finale sull’approvazione della commercializzazione di un prodotto terapeutico (vedi “Procedura centralizzata per i medicinali per terapie avanzate” su EuroGCT).

L’ANSM (Agence nationale de sécurité du médicament et des produits de santé) è un’agenzia pubblica istituita dallo Stato francese per garantire l’accesso ai prodotti sanitari in Francia e assicurare la sicurezza dei medicinali lungo tutto il loro ciclo di vita. L’ANSM svolge un ruolo cruciale in tutte le fasi dello sviluppo dei medicinali (detto anche sviluppo dei farmaci), valutando il rapporto beneficio/rischio dei prodotti. Il suo obiettivo principale è garantire che i benefici derivanti dall’assunzione di un medicinale superino i rischi per i pazienti. L’ANSM gioca inoltre un ruolo chiave nel coordinamento delle sperimentazioni cliniche in Francia e nella valutazione della sicurezza dei medicinali commercializzati nel Paese. Nel frattempo, l’EMA fornisce pareri scientifici sull’immissione in commercio dei medicinali ed è responsabile della valutazione scientifica e della supervisione dei medicinali commercializzati a livello europeo. Pur avendo responsabilità differenti, entrambi gli enti collaborano strettamente per garantire la sicurezza dei pazienti. Più in generale, l’EMA lavora a stretto contatto con tutte le agenzie nazionali dei medicinali per assicurare la sicurezza dei pazienti.

Figura 1: CMC nello sviluppo dei farmaci

CMC, non cliniche e cliniche verso la presentazione di IND e CTA

A Regulatory Risk-Based Approach to ATMP/CGT Development: Integrating Scientific Challenges With Current Regulatory Expectations

Fonte : Laura I. Salazar-Fontana, Front. Med., Sec. Regulatory Science, 13 May 2022

CMC è una delle attività più importanti nello sviluppo dei medicinali e comprende lo sviluppo del processo, la produzione, il controllo qualità e la generazione di dati sul prodotto medicinale sperimentale (Investigational Medicinal Product, IMP) per le domande di sperimentazione clinica (Clinical Trial Applications, CTA).

Vedi la Figura 2 di seguito: “Gli elementi CMC nello sviluppo del processo di produzione degli MTA”

Figura 2: Gli elementi CMC nello sviluppo del processo di produzione degli MTA

Manufacturing process development of ATMPs within a regulatory framework for EU clinical trial & marketing authorisation applications

Fonte: Giulia Detela & Anthony Lodge, Cell & Gene Therapy Insights 2016

Legenda della figura: “The development of a manufacturing process for a medicinal product (including an ATMP) can be considered to involve, first, manufacture of the drug substance from the starting materials and raw materials, and second, manufacture of the drug product from the drug substance and raw materials and/or excipients. The starting materials for ATMP manufacture include donated cells or tissues, banked cell lines and banked viral vectors expressing cloned genes (other types of vectors may also be used). Raw materials may include cell culture medium, serum and cell dissociation agents, while excipients (non-pharmaceutical ingredients of the final product) may include stabilizers or cryopreservatives. The drug substance is the active substance/active pharmaceutical ingredient responsible for a medicinal product’s therapeutic effect, and the drug product is the drug substance in its final formulation for administration to patients. The drug substance and drug product should be fully characterized during the development phase using appropriate analytical methods to identify the product-specific quality attributes (see text for details). The critical quality attributes that correlate with safety and efficacy in patients are typically used to define a release specification and stability profile for drug substance and/or drug product. Some of the quality attributes included in the release specification and stability profile (e.g., potency, product-related impurities) will be defined and justified as ranges based on data obtained during process and product characterization. The steps of the manufacturing process should be controlled through process parameters and in-process controls to ensure that the specifications can be achieved. Together, all activities involved in manufacturing process development (inputs, process steps, analytical methods, characterization, outputs, validation) are referred to as CMC (chemistry, manufacturing and controls)”.

Acronimi della figura 2: PPs: Process Parameter (Parametro di Processo), IPCs: In Process Control (Controllo in corso di lavorazionez ), CQAs: Critical Quality Attributes (Attributo critico di qualità)

La selezione e l’approvvigionamento delle materiale sussidiari (ad esempio terreni di coltura) e dei materiale prime  (ad esempio cellule da donatori sani) costituiscono la prima attività da implementare. Successivamente, la fase di sviluppo del processo gestisce materiali, strumenti e metodi per sviluppare soluzioni consistenti, scalabili e costo-efficaci per produrre e controllare gli attributi di qualità del prodotto previsto, definiti nel Target Product Profile (TPP). I Parametri critici di processo (CPPs) vengono definiti con attenzione prima della Convalida del Processo (PV) secondo il Process Validation Master Plan (PVM). La fase di produzione consiste nella realizzazione della quantità target di medicinale con un livello sufficiente di purezza e qualità. Per le applicazioni cliniche, il prodotto deve essere prodotto secondo le GMP.

La produzione è solitamente suddivisa in tre fasi: upstream processing, downstream processing e fill & finish.

• Upstream processing: fase di produzione finalizzata a generare una quantità sufficiente di sostanza attiva con un livello di qualità compatibile con l’uso futuro. I parametri chiave per l’upstream processing sono scala, resa e robustezza.
• Downstream processing: purificazione e concentrazione della sostanza attiva. La sostanza attiva purificata e concentrata (chiamata drug substance dalla Food and Drug Administration, FDA) viene ottenuta dopo il downstream processing ed è caratterizzata in termini di quantità, vitalità (per prodotti cellulari), potenza, identità, contenuto, purezza, sterilità e assenza di micoplasmi.
• Fill & finish: formulazione e distribuzione asettica per lo stoccaggio e l’utilizzo futuri. Il specialità medicinale finale (chiamato drug product dalla FDA) viene ottenuto dopo la formulazione della sostanza attiva ed è caratterizzato in termini di quantità, vitalità (per prodotti cellulari), potenza, identità, contenuto, purezza, sterilità e assenza di micoplasmi.

I controlli di qualità sono essenziali per valutare le prestazioni del processo e del prodotto fabbricato. Essi consistono in saggi eseguiti per valutare gli Critical Quality Attributes (CQAs) del prodotto e per raggiungere il profilo di qualità del prodotto finale (QTPP). I controlli in-processo vengono effettuati in diverse fasi del processo di produzione. I test di rilascio vengono eseguiti per valutare gli attributi di qualità del medicinale prima della sua distribuzione. I metodi analitici devono essere convalidati prima di essere utilizzati per i test di rilascio.

Gli studi di stabilità vengono condotti per valutare per quanto tempo il prodotto può essere conservato nelle condizioni di stoccaggio definite (ad esempio la temperatura), mantenendo gli attributi critici di qualità entro l'intervallo stabilito per il prodotto.

Figura 3: Esempi di controlli per la produzione di un prodotto a base di cellule staminali mesenchimali

Manufacturing process development of ATMPs within a regulatory framework for EU clinical trial & marketing authorisation applications

Fonte: Giulia Detela & Anthony Lodge, Cell & Gene Therapy Insights 2016

Legenda della figura: In this example of somatic cell therapy medicinal product manufacture from donated tissue starting material, Mesenchymal Stem Cells (MSCs) are isolated from a bone marrow aspirate and expanded in culture. These process operations represent an intermediate stage that generates an Intermediate Cell Batch (ICB). All steps involved in cell expansion should be controlled via MSC-specific IPCs, for example doubling time, population doubling level, morphology and surface marker profile analysis, cell yield, viability and confluence. Additionally, cryopreservation of the ICB enables the MSCs isolated and expanded from the starting material to be fully characterized to ensure their suitability for further product manufacture. The non-continuous nature of this process illustration also allows a full set of release tests to be performed on the active substance also called drug substance (DS), which is defined as the cells at the end of the final expansion phase (note that additional ICBs may therefore be introduced before the active substance if considered necessary).

La produzione in GMP viene eseguita in camere bianche con monitoraggio ambientale. I contatori di particelle sono utilizzati per monitorare le particelle aerodisperse nelle aree di produzione. Secondo le linee guida GMP vigenti, le concentrazioni massime consentite di particelle aerodisperse nelle diverse aree sono le seguenti:

Figura 4: Numero massimo consentito di particelle in un determinato volume secondo le linee guida dell'UE e dell'OMS 

Per le linee guida europee, si rimanda alle guidelines on good manufacturing practices for ATMPs. La classificazione delle camere bianche e dei dispositivi a flusso d’aria pulita è effettuata secondo la norma ISO 14644-1 (https://www.iso.org/standard/53394.html). I limiti massimi raccomandati, in condizioni operative, per le particelle di dimensioni pari o superiori a 0,5 micrometri per metro cubo sono: 3 520 per una clean room di grado A, 352 000 per il grado B e 3 520 000 per il grado C. Il limite massimo per il grado D è determinato sulla base di una valutazione del rischio. Per le particelle di dimensioni pari o superiori a 5 micrometri per metro cubo, i limiti operativi sono rispettivamente 20, 2 900 e 29 000 per i gradi A, B e C.

Fonte: Pagina 25 Guidelines on Good Manufacturing Practice specific to ATMPs

Il numero massimo consentito di particelle per ciascuna classe è stabilito anche in conformità con le linee guida dell’OMS, : WHO good manufacturing practices for sterile pharmaceutical products.

Questi valori sono identici per gli MTA e per gli altri medicinali nell’Unione Europea (cfr. pagina 12 the  EudraLex - Volume 4 - "The rules governing medicinal products in the European Union" - Good Manufacturing Practice).
Le normative che regolano i medicinali nell’Unione Europea sono disponibili qui.

Classe A: La zona critica per le operazioni ad alto rischio (ad es. linea di processazione asettica, zona di riempimento, tramoggia dei tappi, confezionamento primario aperto o realizzazione di connessioni asettiche sotto protezione di un flusso unidirezionale). Normalmente garantita da protezioni a flusso d’aria localizzato, come workstations a flusso unidirezionale, sistemi di barriera a accesso ristretto o isolatori. Deve essere dimostrato e qualificato il mantenimento del flusso unidirezionale in tutta l’area di Classe A.

Classe B: Per la preparazione e il riempimento asettico, rappresenta l’ambiente di fondo della Classe A (quando non si utilizzano isolatori). Le differenze di pressione devono essere monitorate in continuo. Camere bianche di grado inferiore al B possono essere considerate quando viene impiegata tecnologia a isolatore.

Classi C e D: Utilizzate per fasi meno critiche nella produzione di prodotti sterili riempiti asetticamente o come ambiente di fondo per isolatori.

Gli MTA possono essere prodotti sia in sistemi aperti (camera bianca, Classe A in B) sia in sistemi chiusi (isolatori, Classe A in C), a seconda della configurazione e dell’organizzazione dell’impianto produttivo.

Una cappa a flusso laminare può raggiungere una classificazione di Classe A se l’aria circostante è classificata come Classe B.

Un isolatore può raggiungere una classificazione di Classe A anche se l’aria circostante è classificata come Classe C.

I sistemi a camera d’equilibrio contribuiscono a prevenire le contaminazioni e a limitare il rischio di diffusione.

Un camera d’equilibrio è definito come: “Uno spazio chiuso con due o più porte, interposto tra due o più locali, ad esempio di diversa classe di pulizia, al fine di controllare il flusso d’aria tra questi locali quando devono essere attraversati. Un camera d’equilibrio è progettato per essere utilizzato da persone o da materiali”. (Guidelines on Good Manufacturing Practice specific to Advanced Therapy Medicinal Products, European Commission, Brussels, 22.11.2017, C(2017) 7694 final, Glossary, p.85)

Figure 5: Differenti sistemi a camera d’equilibrio

Fonte: Types Of Airlocks Used In The Pharmaceutical Industry | GMP Insiders

Legenda della figura: A cascade airlock operates on the principle of pressure differentials, where each connected room has progressively lower air pressure as one moves from a cleaner to a less clean area. A bubble airlock is designed to create a zone of positive pressure, ensuring that the air pressure inside the airlock is higher than in both adjacent rooms. A sink airlock is a type of airlock that operates with a lower internal pressure than the adjacent rooms, creating a “sink” effect that draws air into the airlock.

More information can be found in Volume 4 EU Guidelines for Good Manufacturing Practice for Medicinal Products as well as in Guidelines on Good Manufacturing Practice specific to Advanced Therapy Medicinal Products, European Commission, Brussels, 22.11.2017, C(2017) 7694 final.

Le banche cellulari sono essenziali per le terapie cellulari e geniche. Per le terapie cellulari allogenici, esse sono solitamente prodotte da donatori sani. Possono essere geneticamente modificate mediante strumenti di modificazione genico o vettori virali. Possono anche basarsi su cellule immature, come le cellule staminali pluripotenti indotte (iPSC). Le banche cellulari sono inoltre utilizzate come cellule packaging e cellule staminali per la produzione di particelle di vettori virali. Le banche cellulari batteriche vengono utilizzate per la produzione di plasmidi.

Lo sviluppo di una Master Cell Bank (MCB) e di una Working Cell Bank (WCB) rappresenta un elemento critico nella produzione di molti MTA e viene accuratamente caratterizzato prima dell’uso. Le MCB sono preparate per la conservazione a lungo termine, mentre la WCB è preparata da una o più fiale di MCB. La WCB viene utilizzata per la produzione del prodotto previsto: plasmidi, particelle di vettore virale, cellule allogenici… L’EMA fornisce linee guida sugli standard per la derivazione di linee cellulari umane e animali e di cellule microbiche da utilizzare nei prodotti biotecnologici/biologici.

ICH Q5D Derivation and characterisation of cell substrates used for production of biotechnological/biological products - Scientific guideline

Questi documenti di indirizzo si basano sulle linee guida dell’International Council for Harmonisation of Technical Requirements for Pharmaceuticals for Human Use (ICH) e sono quindi generalmente simili a livello globale. Ad esempio, la , ICH Q5A(R2) Guideline fornisce indicazioni sulla valutazione della sicurezza virale dei prodotti biotecnologici derivati da linee cellulari di origine umana o animale.

Figura 6: Esempio di Master e Working Cell Bank di cellule HEK293T

Le cellule HEK293T sono cellule embrionali renali umane ampiamente impiegate nella biotecnologia industriale, nella tossicologia e nella ricerca sul cancro. Queste cellule immortalizzate sono utilizzate per produrre una varietà di proteine terapeutiche e vettori virali.

Cell Banking of HEK293T cell line for clinical-grade lentiviral particles manufacturing

Fonte: Perpina et al., Translational Medicine Communications 2020

Legenda della figura: “A) MCB workflow. MCB was composed of 3 independent batches containing 20 or more cryotubes. The HEK293T cell line cryovial was thawed and expanded until reaching 200·106 cells. Two cell passages were needed to obtain the final number of 200·106 cells. B) MCB HEK293T were thawed and expanded to reach 1000·106 cells. Only one cell passage was needed to obtain 1000·106 cells. Cells were transferred into cryotubes at a concentration of 20·106 cells per tube and frozen using a ramp program that lowers the temperature 1 °C/minute […]. WCB cryotubes were transferred to a gas phase nitrogen tank […]”

Engineering runs are performed under GMP at the scale intended to be used for clinical trials and generate necessary data for clinical trial applications (CTA). The common technical information to be provided is detailed in the figure 7 “Outline structure of Module 3” below.

Clinical manufacturing is performed under GMP and generate DP used in clinical trials.

Developers of ATMPs should follow the ICH guidelines on pharmaceutical development published by EMA and detailing the elements to be considered for pharmaceutical development such as QTPP, CQA and risk assessment, DS, excipients, DP…

ICH Q8 (R2) Pharmaceutical development - Scientific guideline | European Medicines Agency (EMA)

Il Common Technical Document (CTD) descrive il formato per le domande di Autorizzazione all’Immissione in Commercio (MAA) nell’UE.

Figura 7: Struttura schematica del Modulo 3

Fonte: Manufacturing process development of ATMPs within a regulatory framework for EU clinical trial & marketing authorisation applications, Giulia Detela & Anthony Lodge, Cell & Gene Therapy Insights 2016

Viene eseguita una valutazione del rischio per determinare quali parametri di processo abbiano un impatto significativo sui attributi critici di qualità (CQAs). La valutazione consiste in tre fasi: identificazione del rischio, analisi del rischio, valutazione del rischio. Viene quindi implementato un piano di controllo del rischio al fine di ridurre il rischio e portarlo a un livello accettabile. Un processo di gestione del rischio di qualità viene implementato per la valutazione e il controllo del rischio. L’EMA/CAT ha pubblicato una Linee guida sull’approccio basato sul rischio secondo l’Allegato I, parte IV della Direttiva 2001/83/CE applicata ai Prodotti Medicinali per Terapie Avanzate. Secondo questa linea guida, l’approccio basato sul rischio si fonda sull’identificazione dei diversi rischi associati all’uso clinico di un MTA e dei fattori di rischio intrinseci all’MTA rispetto alla qualità, sicurezza ed efficacia. Il rischio è definito come un “potenziale effetto sfavorevole attribuibile all’uso clinico di un MTA” ed è rilevante per il paziente e/o per altre popolazioni. Il fattore di rischio è definito come una “caratteristica qualitativa o quantitativa che contribuisce a un rischio specifico a seguito della manipolazione e/o somministrazione di un MTA”. La profilazione del rischio è definita come un approccio metodologico volto a integrare sistematicamente tutte le informazioni disponibili sui rischi e sui fattori di rischio, al fine di ottenere un profilo di ciascun rischio individuale associato a uno specifico MTA.

Figura 8: Panoramica di un tipico processo di gestione del rischio per la qualità:

Fonte: Quality Risk Management System and Advanced Therapy Medicinal Products | American Pharmaceutical Review - The Review of American Pharmaceutical Business & Technology, August 1, 2024

ATMP Sweden ha sintetizzato informazioni riguardanti la classificazione legale degli MTA. Lo schema può essere consultato al seguente link: Classificazione delle terapie – EuroGCT

La linea guida sulla sorveglianza di sicurezza ed efficacia e gestione del rischio dei prodotti medicinali MTA è proposta dall’EMA:

• Rischi per i pazienti in relazione alle caratteristiche di qualità, conservazione e distribuzione del prodotto, incluso il rischio di trasmissione di malattie: origine delle cellule e dei tessuti, caratteristiche del tipo cellulare utilizzato per la produzione del prodotto medicinale.
• Rischio di tumorigenicità: caratteristiche del prodotto che possono influenzare la capacità di differenziazione delle cellule, rischio legato a mutazioni quando si utilizzano tecniche di modificazione genico.
• Rischio legato alla conservazione, trasporto e distribuzione del prodotto medicinale, ad esempio rischi legati alla rottura della catena del freddo, che potrebbero compromettere l’attività biologica dell’MTA, portando potenzialmente a un fallimento terapeutico.

(EMA/149995/2008 Guideline on Safety and Efficacy Follow-up and Risk Management of Advanced Therapy Medicinal Products)

Altre linee guida relative alla qualità e sicurezza degli ATMP possono essere consultate ai seguenti link:

• EMA/CAT/80183/2014: Guideline on the quality, non-clinical and clinical aspects of gene therapy medicinal products
• CHMP/GTWP/671639/2008: Guideline on quality, non-clinical and clinical aspects of medicinal products containing genetically modified cells
• EMA/CHMP/410869/2006: Guideline on Human Cell-based Medicinal Products
• EMA/CHMP/BWP/271475/2006 Rev.1: Guideline on potency testing of cell based immunotherapy medicinal products for treatment of cancer
• CAT/CPWP/686637/2011: Guideline on the risk-based approach according to Annex I, part IV of Directive 2001/83/EC applied to Advanced Therapy Medicinal Products
• CHMP/CPWP/83508/09: Guideline for Xenogeneic cell-based medicinal products
• CPMP/BWB/2458/03: Guideline on Development and Manufacture of Lentiviral vector
• CHMP/GTWP/125459: Guideline on the Non-Clinical Studies Required before First Clinical Use of Gene Therapy Medicinal Products
• EMEA/273974/05: Guideline on non-clinical testing for inadvertent germline transmission of gene transfer vectors
• CHMP/GTWP/60436/07: Guideline on follow-up of patients administered with gene therapy medicinal products
• CHMP/GTWP/125491/06: Guideline on Scientific Requirements for the Environmental Risk Assessment of Gene Therapy Medicinal Products

Le terapie cellulari rappresentano un progresso medico promettente, offrendo potenziali soluzioni per numerose patologie gravi e tuttora incurabili. Per garantire la sicurezza, l’efficacia e l’elevata qualità di tali trattamenti, sono indispensabili processi rigorosi noti come CMC, fondamentali per la loro progettazione e implementazione.

Esempio di produzione di terapie basate su cellule staminali

Fasi di produzione delle terapie con cellule staminali

La strategia CMC per le terapie con cellule staminali comprende diverse fasi fondamentali. Le cellule staminali possono essere arricchite dal materiale di partenza raccolto e coltivate in condizioni rigorosamente controllate in laboratorio, dove temperatura, nutrienti e umidità sono regolati con precisione per favorire la loro crescita ottimale. Una volta raggiunto un livello sufficiente di proliferazione, queste cellule sono sottoposte a un processo di differenziazione.
Attraverso tale processo, le cellule staminali possono differenziarsi in vari tipi cellulari specializzati—come cellule cardiache, neuroni o cellule ematiche—a seconda delle necessità terapeutiche. Questa differenziazione può avvenire in coltura oppure completarsi in vivo.

Dopo le fasi di espansione e differenziazione in coltura (upstream processing), le cellule vengono purificate per rimuovere impurità e formulate in base alla via di somministrazione prevista per i pazienti (downstream processing). Successivamente, vengono effettuati test rigorosi per garantire che le cellule soddisfino gli elevati standard di qualità richiesti per le applicazioni cliniche. Spesso, esse vengono congelate (crioconservate) per consentire una conservazione e un trasporto sicuri, preservando la loro vitalità per un uso futuro.

Tipologie di terapie con cellule staminali

Esistono due principali approcci per le terapie con cellule staminali: autologo e allogenico. Le terapie autologhe prevedono la raccolta delle cellule dal paziente, che vengono successivamente processate e reinfuse nello stesso individuo. Questo approccio riduce in modo significativo il rischio di rigetto immunitario, poiché le cellule provengono dal corpo del paziente stesso. Al contrario, le terapie allogeniche, dette anche eterologhe, utilizzano cellule staminali provenienti da un donatore diverso dal paziente. Sebbene questo approccio offra la possibilità di produrre terapie “off-the-shelf”, immediatamente disponibili e con un costo per dose potenzialmente ridotto, esso è associato a un rischio più elevato di rigetto immunitario e richiede generalmente una compatibilità tra i principali antigeni leucocitari umani (HLA) del donatore e del ricevente. In alternativa, può essere effettuata un’ingegnerizzazione iperimmune delle cellule, con l’obiettivo di evitare il riconoscimento immunitario da parte delle cellule del sistema immunitario innato e adattativo.

Sfide associate alle terapie cellulari

Lo sviluppo delle terapie basate su cellule staminali si confronta con numerose sfide rilevanti. La complessità dei processi di coltura cellulare, insieme alle fasi di purificazione e formulazione, richiede un elevato livello di competenze tecniche. Inoltre, l’eterogeneità intrinseca nella qualità delle cellule staminali tra diversi donatori o pazienti può generare variabilità tra i lotti, incidendo sulla coerenza e sull’efficacia dei trattamenti. Le terapie cellulari sono inoltre soggette a requisiti regolatori stringenti, necessari per garantire la loro sicurezza ed efficacia, il che può complicare e prolungare il processo di sviluppo. Infine, gli elevati costi relativi alle tecnologie e alle apparecchiature richieste per la produzione possono limitare l’accesso a tali terapie per molti pazienti.

Vantaggi derivanti dallo sviluppo di processi CMC

L’implementazione dei processi CMC nello sviluppo di prodotti per terapie cellulari permette di applicare controlli di qualità stringenti e protocolli di produzione validati, assicurando la realizzazione di terapie conformi ad elevati standard qualitativi.

Inoltre, tali terapie possono essere personalizzate in base al profilo del singolo paziente, soprattutto nei trattamenti autologhi che utilizzano cellule direttamente prelevate dal paziente stesso, riducendo il rischio di rigetto immunitario.

Conclusione sulle terapie cellulari

In conclusione, le CMC rivestono un ruolo cruciale nello sviluppo delle terapie cellulari basate su cellule staminali. Sebbene le sfide siano numerose, i potenziali benefici per la medicina e per i pazienti sono considerevoli. Con controlli rigorosi e continui progressi tecnologici, le terapie cellulari potrebbero trasformare il panorama sanitario e offrire soluzioni per molte malattie caratterizzate da bisogni clinici insoddisfatti.

1. Metodi per la caratterizzazione delle cellule staminali:

• Riferimento: Forced aggregation of defined numbers of human embryonic stem cells into embryoid bodies fosters robust, reproducible hematopoietic differentiation - ScienceDirect, Ng, E. S., Davis, R. P., Azzola, L., Stanley, E. G., & Elefanty, A. G. (1st September 2005). Blood, 106(5), 1601-1603.
• Sintesi: Questo articolo descrive metodi per la coltura e la differenziazione delle cellule staminali embrionali umane al fine di favorire una differenziazione ematopoietica robusta e riproducibile.

2. Sfide nelle terapie con cellule staminali:

• Riferimento: Stem Cell Therapies in Clinical Trials: Progress and Challenges, Trounson, A., & McDonald, C., Cell Stem Cell (2 July 2015), 17(1), 11-22.
• Sintesi: Questa review analizza le principali sfide nello sviluppo delle terapie con cellule staminali, tra cui la variabilità cellulare e i severi requisiti normativi.

3. Vantaggi delle terapie autologhe e allogeniche con cellule staminali:

• Riferimento: Clinical Trials with Mesenchymal Stem Cells: An Update, Squillaro, T., Peluso, G., & Galderisi, U., Cell Transplantation (1st May 2016), 25(5), 829-848.
• Sintesi: L’articolo presenta un aggiornamento sugli studi clinici basati su cellule staminali mesenchimali, evidenziando i vantaggi e gli svantaggi delle terapie autologhe ed eterologhe.

4. Controlli di qualità nella produzione di cellule staminali:

• Riferimento: Human embryonic stem cells: origins, characteristics and potential for regenerative therapy, Mountford, J. C., Transfusion Medicine, (February 2008). 18(1), 1-12.
• Sintesi: Questo articolo discute i controlli di qualità nella produzione di cellule staminali embrionali umane, sottolineando i rigorosi requisiti necessari per garantire la sicurezza e l’efficacia delle terapie.

5. Aspetti economici e accessibilità delle terapie con cellule staminali:

• Riferimento: A Brief Definition of Regenerative Medicine, Mason, C., & Dunnill, P., Regenerative Medicine (21 December 2007), 3(1), 1-5.
• Sintesi: Gli autori discutono gli aspetti economici e l’accessibilità delle terapie rigenerative, mettendo in evidenza gli elevati costi associatix alle tecnologie e alle attrezzature necessarie.

6. Enti regolatori e linee guida che influenzano le attività CMC:

• Food and Drug Administration
• European Medicines Agency
• International Organization for Standardization (ISO)
• International Council for Harmonisation (ICH)
• Conformita alle Good Manufacturing Practice

L’EMA pubblica linee guida scientifiche sui medicinali per uso umano che sono armonizzate dall’ICH.

Pubblicazione: 22/09/2025

Autori:

Manon Chauveau Sarlandie de la Robertie, Biotechnology Engineer, Industrialisation Assistant engineer in Biotechnologies at CarbonWorks

Andrii Podliesnyi, Biotechnology Engineer, Medical Information Officer at MEDADOM

Léo Cavarec, Biotechnology Engineer, Clinical Research, Clinical Research Associate at Lille University Hospital

Minodora Brimpari, EuroGCT ELSI Group 1 member, Project Leader in Cell Therapy at Helmholtz Zentrum München

Olivier Nègre, Member of The General Committee Management Group at EuroGCT, Board Member of the French Society of Cell and Gene Therapy, Paris, France; Co-President of the Gene and Cell Therapy Institute, Expert in Cell and Gene Therapy at Biotherapy Partners, Paris, France

Revisione:

Aurélie Mahalatchimy, Responsabile EuroGCT del Work Package 4, UMR 7318 DICE CERIC, Aix-Marseille Università, CNRS, Aix-en-Provence, Francia

Traduzione dall'inglese all'italiano nel novembre 2025:

Victoria Burakova-Lorgnier, Giurista, UMR 7318 DICE CERIC, Aix-Marseille Università, Aix-en-Provence, Francia