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細(xì)胞灌流工藝N-1策略與案例分享

目前常用的哺乳動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)工藝有：批次培養(yǎng)、補(bǔ)料批次培養(yǎng)和灌流培養(yǎng)，不同的培養(yǎng)方式的培養(yǎng)模式以及優(yōu)缺點(diǎn)可以見(jiàn)下圖和表。

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圖1 哺乳動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)常用工藝模式

表1 哺乳動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)工藝特點(diǎn)

基于哺乳動(dòng)物細(xì)胞灌流培養(yǎng)技術(shù)在產(chǎn)物產(chǎn)量、質(zhì)量及成本等方面表現(xiàn)出來(lái)的顯著優(yōu)勢(shì)，越來(lái)越多獲批上市的生物藥物使用灌流培養(yǎng)工藝進(jìn)行生產(chǎn)。

細(xì)胞灌流培養(yǎng)是使用細(xì)胞截留裝置將細(xì)胞截留在反應(yīng)器中，在培養(yǎng)液收獲的同時(shí)，連續(xù)補(bǔ)加新鮮培養(yǎng)基，從而維持恒定的細(xì)胞生長(zhǎng)環(huán)境，并及時(shí)收獲產(chǎn)物的一種細(xì)胞培養(yǎng)工藝。連續(xù)培養(yǎng)工藝不僅可以大幅度提高抗體藥物蛋白的表達(dá)率，還可以克服細(xì)胞密度效應(yīng)，比如抗體藥生產(chǎn)中，灌流培養(yǎng)需要提高制備高密度細(xì)胞的效率，從而節(jié)約種子細(xì)胞擴(kuò)增的時(shí)間；使用N-1策略，可以減少生物反應(yīng)器放大階數(shù)，也可以保持病毒接種和培養(yǎng)的批培養(yǎng)工藝。

細(xì)胞灌流培養(yǎng)工藝的優(yōu)點(diǎn)

1、細(xì)胞截流系統(tǒng)可使細(xì)胞或酶保留在反應(yīng)器內(nèi)，維持較高的細(xì)胞密度，提高了產(chǎn)品的產(chǎn)量。

2、連續(xù)灌流系統(tǒng)，使細(xì)胞穩(wěn)定的處在較好的的營(yíng)養(yǎng)環(huán)境中，有害代謝廢物濃度積累較低。

3、蛋白可以隨著培養(yǎng)基及時(shí)地被分離出，蛋白在反應(yīng)器內(nèi)停留時(shí)間短，較少受到培養(yǎng)體系內(nèi)各種水解酶的降解作用，有利于蛋白質(zhì)量的提高。這一特點(diǎn)，對(duì)于化學(xué)性質(zhì)不穩(wěn)定的蛋白，例如酶、凝血因子等生產(chǎn)極為有利。

4、反應(yīng)速率容易控制，培養(yǎng)周期較長(zhǎng)，可提高生產(chǎn)率，目標(biāo)產(chǎn)品回收率高。

5、產(chǎn)品在罐內(nèi)停留時(shí)間短，可及時(shí)回收到低溫下保存，有利于保持產(chǎn)品的活性。

基于細(xì)胞灌流培養(yǎng)工藝可以實(shí)現(xiàn)較高的細(xì)胞密度以及考慮到節(jié)約種子培養(yǎng)的時(shí)間和成本等因素，可以使用較小規(guī)格的生物反應(yīng)器制備高密度種子細(xì)胞，直接接種于最后一級(jí)（即N級(jí)）生物反應(yīng)器進(jìn)行后續(xù)的生產(chǎn)工藝，這種方法稱之為N-1策略或高密度N-1策略。

波浪式生物反應(yīng)器

進(jìn)行高密度N-1種子灌流擴(kuò)增培養(yǎng)

百林科自主研發(fā)生產(chǎn)的CytoLinX? WB 系列一次性波浪式生物反應(yīng)器，采用先進(jìn)的 PID 反饋控制技術(shù)和光纖電極光補(bǔ)償技術(shù)，搭配使用CytoLinX? WB一次性使用細(xì)胞袋可實(shí)現(xiàn)高密度N-1種子灌流擴(kuò)增培養(yǎng)。

CytoLinX? WB 系列一次性波浪式生物反應(yīng)器

這款設(shè)備具備以下優(yōu)勢(shì)：

精準(zhǔn)控制

通過(guò)精準(zhǔn)的檢測(cè)及反饋調(diào)節(jié)功能，進(jìn)行準(zhǔn)確的溫度、轉(zhuǎn)速、PH、DO等參數(shù)控制，并且可以實(shí)現(xiàn)細(xì)胞培養(yǎng)過(guò)程的全方位監(jiān)控和數(shù)據(jù)采集。

低剪切力

輕柔的波浪式搖擺，將對(duì)細(xì)胞的剪切力降低，減少對(duì)細(xì)胞造成的損傷。

托盤(pán)可切換

設(shè)備托盤(pán)可方便置換 10L，20L，50L 培養(yǎng)袋，無(wú)需拆擰螺絲，簡(jiǎn)單快速完成培養(yǎng)袋安裝操作。

灌流功能

支持灌流功能，泵流速具有自動(dòng)校準(zhǔn)功能，實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)補(bǔ)料及收獲。

密閉系統(tǒng)

減少外源性污染的風(fēng)險(xiǎn)。

一次性無(wú)菌耗材

采用預(yù)先輻照滅菌的細(xì)胞培養(yǎng)袋，杜絕污染風(fēng)險(xiǎn)，有效避免反應(yīng)器的清洗和驗(yàn)證，縮短工藝開(kāi)發(fā)和生產(chǎn)周期。

百林科提供的 CytoLinX? WB 系列一次性細(xì)胞培養(yǎng)袋內(nèi)置灌流內(nèi)膜，可根據(jù)不同類型客戶的需求選配不同孔徑的截留內(nèi)膜，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)細(xì)胞的有效截留。

CytoLinX

用于N-1 高密度策略的優(yōu)化案例

培養(yǎng)設(shè)備：

CytoLinX? WB 10L一次性波浪式生物反應(yīng)器

培養(yǎng)耗材：

CytoLinX? WB 10L一次性細(xì)胞培養(yǎng)袋

細(xì)胞類型：

CHO細(xì)胞

搖瓶擴(kuò)種后接種至WB反應(yīng)器進(jìn)行培養(yǎng)，細(xì)胞接種至WB反應(yīng)器后前兩天進(jìn)行種子擴(kuò)增，細(xì)胞密度大于2×106 cells/ml后開(kāi)啟灌流，進(jìn)行日常取樣監(jiān)測(cè)，根據(jù)細(xì)胞生長(zhǎng)情況調(diào)整灌流速度。

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