Celt and gene therapies are globally progressing toward market and clinical implementation, to complement classical pharmacotherapeutic approaches in human medicine. The biological-based natu1re of such products and protocols confers critlcal importance to the starting material i;ource and to the specific manufacturing process. Within a specialized local ecosystem, the Swiss prog,enitor cell transplantation program has focussed on the translation of various primary prog,enitor cells of prenatal origins for application in tissue engineeril"lg andl regenerative medicine. Within this framework, FE002-Ten primary progenitor tenocytes have been estabtished and studled as clinical grade potential therapeutic materials for tendinopathy management.
During the COVID-19 pandemic, the present industrial thesis work firstly focus ed on comprehensively assessing three decades of local translational developments around primary progenitor cells for allogeneic cutaneous regenerative medicine. The gathered insights enal;>led to iqentlfy key and critical parameters within the process of successfully bringing novel allogeneic somatic cell therapies from bench to bedside. Then, such elements were applied to the thorough precllnical investigation of a clinical grade FE002-Ten primary progenitor cell source, w1thin a classical cytotherapy approach. Central aspects of experimental focus comprised the establishment of a modet for sustainable primary cell source biobanking and exploitation, as. well as preçlinical safety and formulation aspects of the considered biologicals. Results confirmed critical safety attributes of the FE002-Ten celis, opening possibilitles for further translational studies.
A pivot in the formulation approach to prlmary progenitor tenocyte-based prepa ations was then operated, for the potential obtention of functional off-the-shelf and cytotherapy-inspired extracts. Extensive technical optimization work enabled to establish a lyophilization process. and method which consistently enabled to manufacture devitalized FE002-Ten cells, while maintaining structural attributes and some specific functioni;. ln particular, it was shown in vitro that lyophilized primary progenitor cells possess significant intrinsic antioxidant activlty a·nd the ability to confer hlghly potent hyaluronan-based hydrogel system stability enhancement in ,oxidative environments. Then, further studies were performed on various stabilized primary progenitor cell extracts, in order to elucidate which components of the cellular materials were responsible for the recorded functlonal attributes. Extensive technical optimlzation work enabled to establish a bipRlasic sterillzation process for the considered extracts based on submicron filtration and terminal gamma irradiation. Therein, it was shown that the soluble fraction of FE002-Ten lysates was the major contributor to the antioxidant and protective functions of the considered extracts. Such undertaklngs enabled to propose a model for the mechanistic description of the complex protective effect of primary progenitor cell extracts within hyaluronan-based hydrogel systems. lmportantly, it was shown that the key functional attributes of the stabilized extracts could be fully or partly conserved following submicron filtration and irradiation, opening possibilities for further developing sterilizable cell-free cytotherapy-inspired preparations.
A major common thread of the presented work consisted in the combined use of hyaluronan-based hydrogels and fE002-Ten primary progenitor tenocytes or derivatives thereof, for the study of clinically applicable injectable preparations for tendinopathy management. Process­ oriented and quality-driven optimization studies enabled to explore new options for the considered biotechnological therapeutic approach. Functionallty-oriented transversal studies enabled to gain better comprehension of the preparations at hand on a mechanistic level. OveraJI, the perfortnance of the presented work in a dynamic translational setting and within an industrial framework enabled to achieve key milestones in further facilitatinij the tangible transition from bench to bedslde for novel biological-based therapeutic solutions.
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Les thérapies cellulaires et géniques progressent vers la commercialisation et les applications cliniques, en complément des approches pharmacothérapeutiques classiques en médecine humaine. La nature biologique de ces produits confère une importance cruciale à la source du matériel de départ et au processus spécifique de fabrication. Au sein d'un écosystème local spécialisé, un programme suisse de transplantation s'est concentré sur diverses cellules progénitrices primaires, d'origine prénatale, en vue d'une application dans l'ingénierie tissulaire et la médecine régénérative. Dans ce cadre, des ténocytes progéniteurs primaires ont été établis et étudiés, en tant que matériaux thérapeutiques potentiels de qualité clinique, pour la prise en charge de tendinopathies.
Pendant la pandémie de COVID-19, le présent travail s'est d'abord concentré sur l'évaluation systématique de trois décennies de développements translationnels locaux autour de cellules progénitrices allogéniques pour la médecine régénérative cutanée. Les Informations synthétisées ont permis d'identifier les paramètres clés pour le transfert de nouvelles thérapies cellulaires somatiques allogéniques, du laboratoire au chevet du patient. Ces éléments ont ensuite été appliqués à l'étude préclinique d'une source de cellules progénitrices primaires FE002-Ten de qualité clinique, dans le cadre d'une approche cytothérapeutique classique. Les aspects expérimentaux ont compris l'établissement d'un modèle de biobanque et d'exploitation durable des sources de cellules primaires, ainsi que leurs aspects de sécurité préclinique. Les résultats ont confirmé les caractéristiques de sécurité essentielles des ténocytes FE002-Ten, ouvrant la voie à d'autres études translationnelles.
Un pivot dans la formulation des préparations à base de ténocytes progéniteurs primaires a ensuite été opéré, pour l'obtention d'extraits fonctionnels et stables, inspirés de la cytothérapie. Des études techniques approfondies ont permis l'établlssement d'un processus et d'une méthode de lyophilisation, qui ont permis de fabriquer des cellules FE002-Ten dévitalisées, tout en conservant des attributs structurels et certaines fonctions spécifiques. En particulier, il a été démontré in vitro que les cellules progénitrices primaires lyophilisées possèdent une activité antioxydante intrinsèque significative et la capacité de conférer une amélioration très puissante de la stabilité d'hydrogels à base d'acide hyaluronique, dans des environnements oxydatifs.
D'autres études ont ensuite été réalisées sur divers extraits de cellules progénitrices stabilisées, afin d'élucider quels composants étaient responsables des attributs fonctionnels. Un travail d'optimisation technique approfondi a permis d'établir un processus de stérilisation biphasique pour les extraits considérés, basé sur une filtration submicronique et une irradiation gamma terminale. Il a été démontré que la fraction soluble des lysats FE002-Ten était le principal contributeur aux fonctions antioxydantes et protectrices des extraits considérés. Un modèle pour la description de l'effet protecteur complexe des extraits dans les hydrogels d'acide hyaluronique a alors été proposé. Il a été démontré que les attributs fonctionnels clés des extraits stabilisés pouvaient être entièrement ou partiellement conservés après une filtration submicronique et une irradiation, ce qui ouvre des possibilités de développement de préparations stables et stérilisables inspirées de la cytothérapie.
Le fil rouge des travaux présentés a été l'utilisation combinée d'hydrogels d'acide hyaluronique et de ténocytes progéniteurs primaires FE002-Ten ou de leurs dérivés, pour l'étude de préparations injectables destinées à la prise en charge de tendinopathies. Des études d'optimisation axées sur les processus et la qualité ont mené à explorer de nouvelles options pour l'approche thérapeutique biotechnologique envisagée. Des études transversales axées sur la fonctionna lité ont permis de mieux comprendre les préparations en question, au niveau des mécanismes internes. Dans l'ensemble, la réalisation des travaux présentés dans un contexte translationnel dynamique et dans un cadre industriel a permis de franchir des étapes clés, en facilitant la transition du laboratoire au chevet du patient, par des solutions thérapeutiques innovantes.