L’automazione, attraverso l’impiego di robot, può portare efficienza in processi sensibili e altamente personalizzati – che proprio per questo sono ancora manuali – come nel caso della produzione di terapie cellulari.

Multiply Labs ha progettato sistemi robotici di biomanifattura in grado di replicare fedelmente i processi manuali, ma con l’efficienza, la ripetibilità e le condizioni di sterilità tipiche dei robot, permettendo di realizzare su scala anche dosi personalizzate.

La soluzione è un cluster modulare con più bracci Universal Robots che operano in parallelo, disposti dal pavimento al soffitto con sistemi anti-collisione, gestendo l’intero processo di produzione delle terapie cellulari.

La soluzione permette una riduzione dei costi del 74% nella produzione di terapie cellulari salvavita.

I colli di bottiglia della produzione di terapie cellulari personalizzate

A differenza dei farmaci prodotti su larga scala molte terapie cellulari rientrano nella medicina personalizzata, tipicamente usata per trattare tumori del sangue come linfomi e leucemie.

Richiedono il prelievo di cellule dal paziente e il loro utilizzo come materiale di partenza. Questo significa che ogni singola dose è personalizzata, rendendo impossibile la produzione in grandi lotti.

Qualsiasi contaminazione microbica rende il prodotto inutilizzabile, poiché non può essere sterilizzato senza distruggere le cellule terapeutiche. Considerando che una dose ha un costo compreso tra 300.000 e 2 milioni di dollari, ogni errore produttivo è estremamente oneroso.

“È stato sconvolgente vedere quanto la produzione farmaceutica fosse manuale, quasi artigianale”, spiega Fred Parietti, CEO di Multiply Labs.

“Scienziati esperti svolgono a mano centinaia di operazioni, dal pipettare allo scuotere cellule. Abbiamo capito subito che i robot potevano davvero fare la differenza”, aggiunge.

Questa scoperta spinse Parietti a fondare Multiply Labs insieme ad altri laureati del MIT. La loro missione è trasformare radicalmente la produzione di queste terapie complesse, sfruttando i bracci robotici collaborativi di Universal Robots (UR).

I vantaggi dell’automazione nella produzione di terapie cellulari

Per sviluppare e validare il processo, Parietti ha collaborato con esperti di terapia cellulare di Stanford e dell’Università della California, San Francisco (UCSF).

Qui il progetto ha trovato un forte sostenitore nel medico-scienziato Jonathan Esensten, il cui team ha lavorato fianco a fianco con Multiply Labs. I risultati, pubblicati su Cytotherapy, hanno confermato l’efficacia del sistema.

“Confrontando un processo manuale tradizionale con quello robotico, abbiamo riscontrato una riduzione dei costi di circa il 74%“,, spiega Esensten.

“Abbiamo dimostrato che il sistema robotico può coltivare cellule T umane senza alcun intervento manuale, ottenendo lo stesso risultato terapeutico. È un salto quantico: produrre questi farmaci in modo più economico e in spazi molto più ridotti”.

Eliminando il bisogno di operatori umani e consentendo la disposizione verticale degli strumenti, i robot superano i vincoli di spazio della produzione manuale.

“Stimiamo fino a 100 volte più dosi per metro quadro di cleanroom“, aggiunge Parietti.

Il sistema robotico riduce significativamente la variabilità dei parametri di processo, ottenendo margini di errore molto più stretti rispetto agli operatori umani.

Imitation learning per la fedeltà del processo

Un pilastro della tecnologia Multiply Labs è l’imitation learning, che permette ai robot di imparare dalle dimostrazioni degli esperti invece che dalla programmazione tradizionale.

“Chiediamo alle aziende farmaceutiche di filmare i loro scienziati mentre eseguono i compiti. Carichiamo questi dati nei robot, che imparano a replicare le attività in modo più efficiente, ripetibile, continuo e parallelo”, spiega Parietti.

Con questo approccio, i robot possono apprendere fino a 100 nuovi compiti a costi di ingegneria esponenzialmente più bassi.

Il fatto che i robot utilizzino gli stessi strumenti e procedure degli operatori umani è cruciale anche per la conformità normativa, evitando alle aziende farmaceutiche di ripartire da zero nel processo di approvazione.

“Questo significa risparmiare decenni e miliardi di dollari“, spiega Esensten.

Multiply Labs ha scelto i cobot UR per le loro caratteristiche avanzate: sei assi di movimento, ripetibilità sub-millimetrica (0,1 mm), sensori di forza integrati e facile integrazione software.

“I cobot UR offrono controllo di forza e sicurezza, fondamentali per prestazioni simili a quelle umane”, spiega Parietti.

I robot a servizio dell’automazione nella produzione delle terapie cellulari: quali scenari futuri

Il cluster robotico di Multiply Labs è già in uso presso aziende farmaceutiche globali, con livelli di efficienza e ripetibilità definiti “sovrumani”.

“Questa trasformazione va oltre l’efficienza. Riducendo drasticamente i costi e abilitando la produzione distribuita, i cluster robotici di Multiply Labs renderanno più accessibili queste terapie salvavita, cambiando il modo in cui concepiamo la produzione personalizzata di terapie cellulari e geniche”, conclude Esensten.