Optimization of Natural Killer Cell Expansion Technology for Immunotherapy
Authors: Вашкевич Е.П. , Мигас А.А. , Ласюков Е.А. , Шман Т.В. 
Published: December 2022

Введение. Для повышения эффективности противоопухолевой адоптивной иммунотерапии с использованием естественных киллерных (ЕК) клеток необходимо получение их большого количества. С этой целью могут быть использованы различные системы для экспансии клеток, начиная от стандартных культуральных флаконов и заканчивая закрытыми автоматическими приборами, каждая из систем обладает своими особенностями, преимуществами и недостатками. Цель. Оптимизировать технологию экспансии ЕК-клеток с использованием флаконов, содержащих газопроницаемые мембраны, с последующим масштабированием для целей иммунотерапии. Материалы и методы. ЕК-клетки получали в ходе экспансии мононуклеарных клеток (МНК) периферической крови доноров в присутствии интерлейкина (ИЛ) 2 и облученных фидерных клеток K-562-4-1BBL-мИЛ-21 в стандартных Т-флаконах и флаконах с газопроницаемой мембраной (G-Rex). На этапах экспансии оценивали количество клеток, их жизнеспособность, субпопуляционный состав, концентрацию метаболитов в ростовой среде. Результаты. При проведении масштабирования процесса экспансии для иммунотерапии во флаконах G-Rex100M получили клеточный продукт с абсолютным (1,55×109) и относительным (95,3%) содержанием CD3–CD56+ лимфоцитов, сравнимым с содержанием таких клеток в продукте, экспансированном в Т-флаконах. При этом прирост ЕК-клеток в G-Rex был достоверно выше (в 551 раз за 11 суток) по сравнению со стандартными флаконами (в 130 раз за 16 суток). Установлены критерии завершения процесса экспансии в G-Rex: концентрация глюкозы менее 2 ммоль/л, лактата – более 12 ммоль/л. Заключение. Оптимизированы условия проведения экспансии ЕК-клеток во флаконах G-Rex100M, позволяющие получить необходимое количество целевых клеток для клинического использования.

Introduction. To increase the effectiveness of antitumor adoptive immunotherapy using natural killer (NK) cells, it is crucial to get a sufficient NK cell number. There are various cell expansion devices, ranging from standard culture flasks to closed automatic systems. Each of them has its own characteristics, advantages and disadvantages. Purpose. Optimization of NK cell expansion technology using flasks containing gas- permeable membranes, followed by scaling for immunotherapy purposes. Materials and methods. NK cells were obtained by expanding donor peripheral blood mononuclear cells in the presence of interleukin (IL) 2 and irradiated feeder cells K-562-4-1BBL-mIL-21 in standard T-flasks and flasks with a gas-permeable membrane (G-Rex). Number of cells, viability, subpopulation composition, and the concentration of metabolites in the growth medium were evaluated during expansion. Results. As a result of scaling of NK cell expansion process for G-Rex100M flasks we obtained product with an absolute (1.55×109) and relative (95.3%) content of CD3–CD56+ lymphocytes comparable to the product acquired from T-flask. We observed that culture in G-Rex flasks allowed more efficient and rapid NK cell expansion compared with T-flasks (551 in 11 days vs 130 in 16 days). The following criteria were established for expansion process completion in G-Rex: glucose level less than 2 mmol/L and lactate level more than 12 mmol/L. Conclusion. The conditions for NK cell expansion in G-Rex100M flasks have been optimized to provide the required number of target cells for clinical use.