Multiply Labs
La précision à grande échelle : comment Universal Robots redéfinit les règles de la thérapie cellulaire
Résumé
S'appuyant sur des cobots UR, Multiply Labs, a développé un cluster robotique révolutionnaire qui transforme en profondeur la production de traitements cellulaires et géniques vitaux. La solution de Multiply Labs permet une réduction notable des coûts de 74 % et multiplie par 100 le nombre de doses administrées aux patients par mètre carré de salle blanche. Cette efficacité est assurée tout en améliorant considérablement la qualité, la répétabilité et la stérilité par rapport aux processus manuels traditionnels. Multiply Labs a choisi Universal Robots car ils proposent des cobots à six axes, aux performances proches de celles d'un humain. Utilisables en salle blanche, ceux-ci sont par ailleurs dotés d’une fonction de détection de force hors pair pour les manipulations délicates. Le tout, avec une intégration logicielle facilitée et le soutien solide d'une vaste communauté.
Le défi : une méthode de production manuelle peu efficace
Pendant des années, la production de traitements cellulaires et géniques personnalisés - des traitements dérivés des propres cellules d'un patient pour lutter contre des maladies comme les cancers du sang (lymphome et leucémie, par exemple) - a été « étonnamment manuelle, presque artisanale », explique Fred Parietti, co-fondateur et PDG de Multiply Labs. « Des scientifiques effectuent des centaines de tâches à la main, du pipetage à l'agitation des cellules ». Contrairement aux médicaments produits en série, ces traitements sont personnalisés pour chaque patient et leur prix varie souvent entre 260 000 et 1,7 millions d'euros par dose.
Il est essentiel de noter que toute contamination microbienne rend l'ensemble du produit inutilisable, car il ne peut être stérilisé sans détruire les cellules thérapeutiques. Compte tenu du coût élevé de chaque dose, tout échec de fabrication s'avère lourd de conséquences. « Il était absolument impossible de satisfaire l'ensemble des patients ayant besoin de ces médicaments. Nous avons rapidement compris que les robots pouvaient vraiment nous aider dans ce domaine », explique Parietti.
Multiply Labs
Secteur Médecine
Pays États-Unis
Nombre d'employés 40
Cobot utilisé UR12e
Solution Cluster robotique Multiply Labs
Indicateurs de valeur clés
Jusqu'à 74 % de réduction des coûts de fabrication. 100 fois plus de doses par mètre carré de salle blanche Écart type réduit et limites d'erreur plus strictes que les opérateurs humains, avec une précision inférieure au millimètre Élimination de la contamination d'origine humaine Capacité à reproduire les processus manuels existants et approuvés pour éviter des processus de réapprobation coûteux
Tâches résolues à l'aide de robots collaboratifs
Pipetage et agitation des cellules Culture et alimentation des cellules T humaines Manipulation d'instruments, de consommables et de cassettes Effectuer les manipulations complexes requises pour les processus de thérapie cellulaire
Défis d'automatisation résolus
Méthodes de production pharmaceutique inefficaces, manuelles et « artisanales » Manque d'évolutivité pour les médicaments personnalisés Risque élevé de contamination et de perte de produit en raison d'une erreur humaine Contraintes liées à l'espace coûteux de la salle blanche et à la faible densité des opérations manuelles Obstacles réglementaires associés à des modifications importantes des processus de fabrication approuvés
La solution
Une réduction des coûts de 74 % et jusqu'à 100 fois plus de doses
La solution de Multiply Labs est un cluster robotique modulaire comprenant plusieurs bras UR travaillant en parallèle, empilés du sol au plafond avec évitement de collision, conçus pour reproduire fidèlement les processus manuels existants.
L'efficacité de cette approche robotique a été rigoureusement validée par des pairs, dans le cadre d'études menées en collaboration avec des institutions de premier plan comme l'UCSF et Stanford. « Lorsque nous avons comparé un processus de fabrication manuelle traditionnel à un processus robotisé réalisant la même opération, nous avons constaté une réduction des coûts d'environ 74 % », explique Jonathan Esensten, MD, M.D, PhD. and Director of the Advanced Biotherapy Center au Sheba Medical Center (anciennement médecin-chercheur à l'UCSF). Il considère ces résultats comme un véritable « bond en avant » : il est possible fabriquer des médicaments à moindres frais, et ce, dans un espace plus restreint.
Pouvant empiler les instruments sans intervention humaine, les robots surmontent également les contraintes spatiales qui limitent les opérations manuelles. « Selon nos estimations, nous administrons jusqu'à 100 fois plus de doses par mètre carré de salle blanche », explique Parietti.
Éliminer le risque de contamination
Au-delà du coût et de l'empreinte au sol, le système robotique réduit considérablement la variation des paramètres clés du processus. Il parvient à des limites d'erreur beaucoup plus strictes que les opérateurs et à une précision submillimétrique (0,1 mm). Le niveau de stérilité est également considérablement amélioré. « Les robots ne respirent pas et ils ne touchent pas à des choses qu'ils ne sont pas censés toucher », souligne Parietti. Une constatation confirmée dans la recherche, révélant que si la contamination a été observée dans les processus manuels, « nous n'avons vu aucune contamination dans le processus robotique », confirme le Dr Esensten.
L'avenir de l'automatisation évolutive
L'une des pierres angulaires de l'innovation de Multiply Labs est sa technologie « d'apprentissage par imitation ». Cette approche garantit que les robots ne dictent pas un nouveau processus, mais tirent plutôt des enseignements des démonstrations humaines d'experts. Multiply Labs demande aux sociétés pharmaceutiques avec lesquelles ils travaillent de filmer leurs scientifiques effectuant les tâches. Ces données sont fournies aux cobots, qui apprennent à reproduire efficacement ce que les scientifiques faisaient en laboratoire. « Cette méthode est tout simplement plus efficace, plus répétable - 24 heures sur 24, 7 jours sur 7 - et en parallèle », explique Parietti. « Elle permet à nos cobots d'apprendre par eux-mêmes 100 nouvelles tâches. C'est la clé de notre développement ».
Jonathan Esensten, Director, Advanced Biotherapy Center, Sheba Medical CenterLorsque, pour la même fabrication de traitements cellulaires, nous avons comparé le processus manuel au processus robotisé, nous avons constaté une réduction des coûts d'environ 74 %. C'est un bond en avant : il est possible fabriquer ces médicaments à moindres frais, et ce, dans un espace plus restreint
Conformité réglementaire simplifiée : de considérables économies de temps et d'argent
La capacité du système robotique à reproduire avec précision les méthodes manuelles établies offre un avantage essentiel pour la conformité réglementaire. Comme l'explique le Dr Esensten : « Si une société pharmaceutique a un produit approuvé, elle ne peut vraiment pas apporter de changements majeurs au processus de fabrication ». En utilisant des robots pour exécuter fidèlement un processus déjà approuvé, les entreprises peuvent potentiellement « économiser des décennies et des milliards d'euros » en évitant de devoir réapprouver une méthode de fabrication entièrement nouvelle.
Des performances et un écosystème similaires à ceux des humains
Multiply Labs recherchait précisément des robots collaboratifs pour leurs performances similaires à celles des humains. Après avoir évalué diverses options, Universal Robots s'est imposé comme « le grand gagnant », déclare Nadia Kreciglowa, Head of Robotics Software chez Multiply Labs. Les manipulations complexes requises pour la thérapie cellulaire exigeaient plus que de simples robots SCARA à 3 axes. Son équipe s'est donc tournée vers des bras robotiques à 6 axes entièrement articulés d'Universal Robots. Multiply Labs les a en outre intégrés dans un système à 8 degrés de liberté, avec des rails pour un mouvement plus large.
Un développement accéléré par la détection de force et l'intégration de logiciels
Un facteur essentiel a été la détection de force intégrée d'Universal Robots, qui imite la rétroaction tactile d'un être humain. Cette caractéristique était cruciale pour la manipulation de composants délicats et coûteux sans rupture. « Cela nous a permis d'économiser des mois de développement », se souvient Kreciglowa, qui souligne également l'intégration logicielle transparente d'Universal Robots avec diverses options de contrôle, y compris des interfaces Python étendues. Elle avait d'abord craint que la simple interface du Teach Pendant ne soit trop restrictive. « Heureusement, nous avons découvert qu'Universal Robots offrait de nombreuses options différentes pour un contrôle robuste, avec une documentation fournie et des tutoriels en ligne ».
La vaste communauté d'utilisateurs et l'écosystème Universal Robots se sont par ailleurs révélés très utiles. « La compatibilité d'Universal Robots avec des outils externes tels que RoboDK, la simulation NVIDIA Isaac et les modèles d'IA, ainsi que les intégrations facilement disponibles pour les composants comme les outils de bout de bras personnalisés ou les capteurs de caméra, constituaient un avantage de taille », précise Parietti.
Démocratiser l’accès à ces traitements
Les clusters robotiques de Multiply Labs sont déjà déployés dans les installations de partenaires commerciaux. « Les clusters proposent des niveaux étonnants d'efficacité, de débit et de répétabilité », explique Parietti, décrivant les robots comme étant dotés de « performances surhumaines ». Selon le Dr Esensten, le cluster de Multiply Labs « changera vraiment la façon dont nous pensons à la fabrication de ces traitements cellulaires et géniques sur mesure pour les patients, facilitant ainsi leur accès à l'échelle mondiale ».
Études
L'efficacité de cette approche robotique a été rigoureusement validée dans des études avec des institutions de premier plan comme UCSF et Stanford.
- Développement d'un cluster robotique pour la fabrication automatisée et évolutive de thérapies cellulaires (Lien ici)
- Les performances robotiques sont comparables à celles des opérateurs humains pour les tâches de fabrication de traitements cellulaires (Lien ici)
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