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生物反應(yīng)器助力細(xì)胞培養(yǎng)過程技術(shù)的創(chuàng)新和變革

瀏覽次數(shù):1369 發(fā)布日期:2022-9-14  來源:本站 僅供參考,謝絕轉(zhuǎn)載,否則責(zé)任自負(fù)


在生產(chǎn)復(fù)雜蛋白質(zhì)上,哺乳動(dòng)物細(xì)胞擁有巨大潛力,可以實(shí)現(xiàn)翻譯后修飾,這是微生物細(xì)胞所不具備的。Cell culture bioprocessing - the road taken and the path forward介紹了細(xì)胞培養(yǎng)過程技術(shù)的創(chuàng)新和變革,這些創(chuàng)新促進(jìn)了哺乳動(dòng)物細(xì)胞蛋白質(zhì)治療的成功。隨著新一代細(xì)胞和基因治療產(chǎn)品的出現(xiàn),新的工藝技術(shù)將有助于這些產(chǎn)品的生產(chǎn),從而提高生產(chǎn)力和確保穩(wěn)定的產(chǎn)品質(zhì)量。
 

傳統(tǒng)的細(xì)胞培養(yǎng)工藝需要首先不斷擴(kuò)大懸浮培養(yǎng)種子細(xì)胞的反應(yīng)器體積,直到細(xì)胞擴(kuò)增至足夠數(shù)量才能轉(zhuǎn)移接種至下游生產(chǎn)反應(yīng)器。該過程雖然與微生物發(fā)酵十分相似,但由于哺乳動(dòng)物細(xì)胞生長(zhǎng)營(yíng)養(yǎng)需求的獨(dú)特性,因此往往需要更長(zhǎng)的時(shí)間以及更復(fù)雜的培養(yǎng)基。哺乳動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)通常會(huì)連續(xù)持續(xù)10天以上,而微生物發(fā)酵則只需要1-2天。并且在生產(chǎn)過程中,需要實(shí)施在線對(duì)DO、pH和溫度等關(guān)鍵工藝參數(shù)進(jìn)行監(jiān)測(cè),對(duì)葡萄糖、乳酸和二氧化碳等代謝物濃度需要進(jìn)行離線監(jiān)測(cè)。

過去幾年,規(guī)模經(jīng)濟(jì)效應(yīng)一直受到動(dòng)態(tài)的宏觀因素影響,導(dǎo)致有觀點(diǎn)認(rèn)為在疫苗這類藥品的營(yíng)銷上沒有合適的經(jīng)濟(jì)模式(由于疫苗供需關(guān)系短期內(nèi)波動(dòng)巨大)。大量事實(shí)證明各種商業(yè)化的過程控制方案的創(chuàng)新在長(zhǎng)期看來都將會(huì)取得成功。未來的趨勢(shì)表明膜技術(shù)、傳感器技術(shù)、一次性生物反應(yīng)器、先進(jìn)工業(yè)控制軟件和符合當(dāng)下的“云”服務(wù)商業(yè)模式正越來越多地被使用和被重視。



過去大多數(shù)細(xì)胞培養(yǎng)工藝采用補(bǔ)料分批式培養(yǎng),培養(yǎng)過程中加入濃縮的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)以提高細(xì)胞密度延長(zhǎng)生產(chǎn)周期。近20年的工藝技術(shù)提升帶動(dòng)了細(xì)胞密度和產(chǎn)物濃度的進(jìn)一步提高。與內(nèi)置或外置細(xì)胞截留裝置結(jié)合的連續(xù)培養(yǎng)是產(chǎn)物穩(wěn)定性差或產(chǎn)量低時(shí)備受關(guān)注的解決方案。近10年中,體積更小的一次性反應(yīng)器和連續(xù)培養(yǎng)受到了越來越多的關(guān)注。



目前,大多數(shù)生物產(chǎn)品工業(yè)化過程均依賴于經(jīng)典的控制方法(行業(yè)占比90%以上)。隨著生產(chǎn)擴(kuò)大和優(yōu)化,在生物制藥和營(yíng)養(yǎng)保健品行業(yè)生物過程的監(jiān)測(cè)和控制(如轉(zhuǎn)基因生物的發(fā)酵和下游加工)變得越來越復(fù)雜,當(dāng)前控制系統(tǒng)技術(shù)的不足之處越來越明顯。隨著復(fù)雜性、非線性程度和數(shù)字化程度的增加,迫切需要更有效的先進(jìn)過程控制。使用具備
通量技術(shù)和云術(shù)的下一代一次性生物反應(yīng)器意味著更少的資金、時(shí)間成本投入以及更低的失敗風(fēng)險(xiǎn)。迪必爾MiniBox/OptiCell系列靈活通用型控制器可以任意切換不同規(guī)格的玻璃或一次性罐體,這大大地提高生產(chǎn)效率,降低了生產(chǎn)成本,同時(shí)又提高了操作的靈活性。
 
迪必爾Endura®系列一次性罐體搭配OptiCell mini系列控制器

迪必爾Endura®系列一次性罐體

復(fù)制下方鏈接至瀏覽器獲取Endura®系列一次性產(chǎn)品資料
https://h7y01zh7a1.feishu.cn/file/boxcn8EhFlFWAvcRXljGLcZUE7U
密碼:wmcE
(請(qǐng)聯(lián)系您的迪必爾工作人員進(jìn)一步了解產(chǎn)品信息)
 

所配置的Endura®系列一次性罐體支持連續(xù)培養(yǎng),連續(xù)培養(yǎng)可以在較穩(wěn)定的狀態(tài)下運(yùn)行,細(xì)胞的生理狀態(tài)隨時(shí)間保持恒定,從而確保產(chǎn)品質(zhì)量更加穩(wěn)定。與分批培養(yǎng)中的最大生長(zhǎng)速率相比,連續(xù)細(xì)胞培養(yǎng)工藝生長(zhǎng)速率通常相對(duì)較慢。較慢的生長(zhǎng)速率有助于細(xì)胞切換至低糖酵解通量狀態(tài)。有研究采用的一種改良灌流培養(yǎng)策略是通過降低溫度或添加生長(zhǎng)抑制性戊酸來減緩細(xì)胞生長(zhǎng),從而減少特異性乳酸生產(chǎn)、提高特異性氨生產(chǎn),提高單克隆抗體(mAb)產(chǎn)量。
 

70年前用于生產(chǎn)口蹄疫疫苗的貼壁細(xì)胞被馴化成懸浮細(xì)胞,實(shí)現(xiàn)了貼壁細(xì)胞的懸浮培養(yǎng)工藝。而新型冠狀病毒(COVID-19)的出現(xiàn)使得市場(chǎng)重新關(guān)注起了病毒性疫苗技術(shù)。與此同時(shí),治療性的免疫細(xì)胞和干細(xì)胞開發(fā)也在加速進(jìn)行。生產(chǎn)自體細(xì)胞治療產(chǎn)品的工藝需要具備較高的個(gè)性化和靈活性,以適應(yīng)不同細(xì)胞和不同培養(yǎng)體積的需求。個(gè)性化的工藝需要借助自動(dòng)化來加速開發(fā)過程同時(shí)節(jié)省成本,對(duì)于細(xì)胞治療、疫苗和病毒載體生產(chǎn),細(xì)胞培養(yǎng)工藝與生物藥的生產(chǎn)過程非常相似,重點(diǎn)是部署一次性設(shè)備,實(shí)現(xiàn)高細(xì)胞密度培養(yǎng)。


MiniBox系列 CloudReady“云”賦能微型反應(yīng)器平臺(tái)可搭配一次性硬質(zhì)罐體

 

迪必爾基于QbD數(shù)字化生物工藝開發(fā)平臺(tái),利用高通量技術(shù)和云技術(shù),擁有一系列應(yīng)用于細(xì)胞培養(yǎng)、微生物發(fā)酵可拓展/即時(shí)響應(yīng)式的生物反應(yīng)器,搭配OptiCell mini系列控制器、MiniBox CloudReady平行生物反應(yīng)器控制器,可自由切換玻璃和一次性罐體。適用于疫苗、抗體、基因治療、細(xì)胞治療、合成生物學(xué)等領(lǐng)域?蓪(shí)現(xiàn)數(shù)字化生物產(chǎn)品工廠海量高質(zhì)量數(shù)據(jù)智能采集與分析,具備遠(yuǎn)程視頻流監(jiān)控,幫助您輕松實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)室可視化自動(dòng)化,大幅提高平臺(tái)工藝開發(fā)的能力。

 

參考文獻(xiàn):

1. Jenny Shupe, An Zhang, Daniel C. Odenwelder, Terrence Dobrowsky, Gene therapy: challenges in cell culture scale-up, Current Opinion in Biotechnology, Volume 75, 2022, 102721, ISSN 0958-1669, https://doi.org/10.1016/j.copbio.2022.102721.

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