近年来，细胞与基因治疗产品（CGT）因工艺多样、技术迭代迅速，尚未形成统一的制造标准。为支持不同工艺流程，需灵活的生产平面布局与配套设施，推动产品制造向标准化、规模化发展。随着我国细胞治疗产品逐步进入商业化阶段，2023年《GMP指南》第二版《无菌制剂》分册新增相关内容，为CGT产品的GMP实施提供了指导依据。
产品定义
传统药物作用于蛋白质，而基因治疗直接干预DNA，从根源上治疗疾病。细胞与基因治疗（CGT）主要分为体内治疗和体外治疗：体外治疗以细胞疗法为代表，体内治疗则以基因疗法为主。
细胞治疗指将自体或异体细胞经体外操作（如分离、纯化、扩增、活化等）后输入人体，用于疾病治疗，主要包括免疫细胞治疗、干细胞治疗及其他体细胞治疗。
基因治疗产品通常由工程化基因构建体的载体或递送系统组成，活性成分包括DNA、RNA、基因改造病毒、细菌或细胞等。按载体类型可分为病毒载体、质粒DNA载体、RNA类及微生物载体产品，其中病毒和质粒DNA载体应用较为广泛。
生产工艺分析
CGT产品生产涵盖质粒、病毒和细胞三大类。质粒与病毒均为基因递送载体，但特性差异显著：质粒携带DNA序列，需进入细胞核发挥作用；病毒可携带DNA或RNA，部分无需入核，且在基因组整合方面效率更高。质粒在原核细胞中扩增提纯，稳定性高、耐温性强；病毒则在真核细胞中包装培养后裂解释放，对温度敏感，需低温保存，反复冻融易失活。细胞治疗产品难以长途运输和长期冷冻，要求“短流程、快响应”，催生“前院后厂”的新型生产模式。
典型CGT生产工艺包括质粒生产、病毒载体生产和细胞治疗产品生产，流程如下图所示：
图 1 细胞与基因治疗产品典型生产流程图[1]
2.1 质粒生产
质粒生产分为上游（发酵）与下游（纯化）工艺。上游包括质粒构建、细菌转染、主/工作细胞库建立、菌种复苏、发酵扩增及离心裂解；下游包括多步纯化、除菌过滤与分装。由于质粒可在空气中扩散且不易降解，建议全程采用密闭系统，敞口操作应在生物安全柜内进行。
根据《药品生产质量管理规范》示例，种子复苏应在C+A级环境下操作，其余上游工序可在D级环境进行；深层过滤后进入纯化阶段，需提升至C级环境。上游涉及活菌操作，所有废液、废固须灭活处理后外排。功能区划分及物料流向见图2。
表 1 生产操作环境洁净度级别参照示例表
注：表格中除D级以外的操作示例适用于非密闭系统。
图 2 质粒生产车间主要功能区、净化区划分和关键物料走向示意图
2.2 病毒载体生产
病毒载体生产同样分为上游（细胞复苏、扩增、转染、收获）与下游（层析纯化、除菌过滤、分装）。根据操作是否可除菌过滤，生产环境一般设为C级，不可过滤者应提升至B级。
生产区域划分为无毒区（细胞复苏、扩增）与有毒区（转染至纯化），两区严格隔离，并配备独立的空调系统与废弃物灭活设施。功能区布局及物料流线见图3。
图 3 病毒载体生产车间主要功能区、净化区划分和关键物料走向示意图
2.3 mRNA原液生产
mRNA药物生产包括质粒制备、体外转录、纯化、递送系统装载（如LNP）及无菌制剂生产。LNP制备需使用大量乙醇，厂房设计应考虑防爆措施。
mRNA原液核心工艺包括质粒复融、线性化、转录、超滤纯化、递送系统装载及无菌过滤分装，最终送至制剂车间灌装。因可实现除菌过滤，生产环境通常设为C级。功能区布局见图4。
图 4 mRNA原液生产车间主要功能区、净化区划分和关键物料走向示意图
工艺平面设计
确定生产工艺后，需基于中试或小试数据开展物料衡算，完成设备选型与单元布局，进而推导房间面积需求。总体规划设计应先识别功能模块，绘制房间毗邻关系图。
CGT生产车间主要包括建库区（细胞、质粒、病毒）、种子库存放、原液生产（上游、下游、配液、洗消、冷库）及独立设置的无菌制剂车间。生产区按有毒/无毒分区，各区域独立设置人物流通道与洗消系统。所有产线均需配置清洗灭菌设施，活体操作区须设灭活系统，洗衣可集中设置洗衣中心。同时需配套生产管理、QA/QC、公用工程等支持系统。
图 5 CGT生产车间不同功能模块拆分示意图
平面设计常见两种思路：双通道单向流或单通道设计，具体选择取决于品种数量、密闭系统应用及风险评估结果。垂直流设计（配液在上层，生产在下层）利用位差输送物料，节能高效；按功能模块分区便于管理，同类设备集中布置利于公用工程管线铺设，有利于多功能、多品种共线生产，并可通过空调系统分区控制实现节能运行。
3.1 质粒、病毒、细胞建库区
建库区用于将质粒、病毒或细胞分装并按规定条件储存，确保生产连续性与产品质量稳定。通常采用大通间布局，每个操作间设独立人、物进出通道及灭活间，布局示意如图6。
图 6 CGT生产车间建库区布局示意图
3.2 质粒生产车间
质粒生产包含菌体逐级扩增与下游纯化，是AAV、慢病毒等载体生产的起始材料，市场需求量大。生产过程中应尽量采用密闭系统，避免质粒泄漏污染。上游（接种、发酵、离心裂解、过滤前）可在D级环境进行，下游（纯化、过滤、分装）需在C级环境操作。培养基配液靠近上游，缓冲液配液靠近下游，布局参考图7。
图 7 质粒生产车间平面布局示意图
3.3 病毒载体生产
常用病毒载体包括慢病毒（LV）、腺相关病毒（AAV）、腺病毒（AdV）和逆转录病毒（RV）。其中慢病毒因能整合宿主基因组且无组织特异性，广泛应用于体外基因治疗。
某慢病毒生产工艺包括上游（细胞复苏、扩增、转染、收获）与下游（纯化、浓缩、灌装）。车间按无毒区（复苏、扩增）与有毒区（转染、纯化）严格划分，设置两套独立洁净空调系统，布局如图8。
图 8 慢病毒载体生产车间平面布局示意图[1]
另一种设计采用全流程单向流，分区设置独立空调系统，共享更衣、配液、洗消、灭活及物流通道，节省辅助区域面积，布局如图9。
图 9 病毒载体生产车间平面布局示意图
3.4 细胞治疗产品生产
细胞治疗生产设备包括生物安全柜或隔离器、培养箱、离心机、细胞计数仪、生物反应器及特定工艺装置，系统可为密闭或非密闭型。
非密闭工艺条件下，主操作间实行人、物流单向流动，准备间允许非单向流动，各操作间共用进出走廊，均为洁净区，布局如图10。
图 10 某非密闭工艺条件下的车间示意图[1]
采用密闭系统时，环境洁净等级可适当降低至C级或D级[2]，布局如图11。
图 11 在密闭工艺条件下（如隔离器、密闭管路）的车间示意图[1]及实施案例
3.5 mRNA生产
mRNA生产线包含质粒生产与mRNA原液生产。核心工艺包括质粒线性化、体外转录、纯化超滤、递送系统装载（如LNP）、无菌过滤浓缩与原液分装，配套设置人员与物料通道、配液、清洗等功能间，布局如图12。
图 12 mRNA原液核心生产车间平面布局示意图
对于产能较小（一般小于100L）的mRNA疫苗生产，也可采用类似实验室的大通间布局，体外转录与纯化在同一空间完成，具有切换灵活、节省空间与空调系统的优点，但需充分评估交叉污染风险。
表 2 不同类型mRNA疫苗产能分析
小结
本文结合多种CGT产品的生产工艺特点，提出相应的工艺平面设计方案，重点探讨功能分区、人物流规划及配套设施布局。需强调的是，在开展工艺平面设计前，必须完成用户需求调研、生产排班、物料衡算、设备选型等基础工作，这些环节对实现定制化设计至关重要。本文所提方案旨在为行业提供参考，促进CGT生产设施的科学规划与高效建设。
[1] 国家药品监督管理局食品药品审核查验中心组织 . 药品 GMP指南 [M]. 2 版 . 北京 ：中国医药科技出版社，2023.
[2] 国家药监局核查中心 . 细胞治疗产品生产质量管理指南（试行）[Z]. 2022. 10. 31.
[3] ISPE Baseline Guide ：Volume 6 - Biopharmaceutical Manufacturing Facilities（Second Edition）[S]. 2013. 11.
[4] 中华人民共和国卫生部 令 . 药品生产质量管理规范 -2010 年修订 [Z]. 2010. 10. 19.
撰稿人 | 曾晓虹
责任编辑 | 邵丽竹
审核人 | 何发