隨著生物制藥行業(yè)的成熟，提高靈活性和生產(chǎn)率、加快上市時間正在推動使用一次性生物反應器（Single-use bioreactor，SUB）取代傳統(tǒng)的玻璃或不銹鋼產(chǎn)品。在生物制藥行業(yè)中使用SUB可以顯著提升制造和研發(fā)過程的效率，提高資金利用率，增強研發(fā)及生產(chǎn)部門的靈活性，減少啟動時間和成本，消除交叉污染的風險。

 

此外，它還顯著降低了液體原料的浪費、勞動力成本以及現(xiàn)場質(zhì)量和驗證要求。尤其在快速發(fā)展的抗體領域中，可實現(xiàn)從研發(fā)到生產(chǎn)的快速銜接。本次案例驗證了Endura SUB^® 系列一次性生物反應器（圖1）將抗體工藝從500mL放大至3L的可行性，為工藝開發(fā)人員提供參考。
 

圖1 Endura SUB^® 3L一次性細胞罐

 

方法與結(jié)果

 

使用搭載D²MS系統(tǒng)的Opti-Cell mini系列生物反應器及Endura SUB^® 3L一次性細胞罐（圖2）進行CHO-K1抗體表達工藝實驗。實驗工藝參數(shù)和補料策略根據(jù)該細胞株在CloudReady™500mL優(yōu)化的結(jié)果設置（表1，表2）。其中，空氣以10mL/min（0.07VVM）的通氣速率進行恒通，DO由氧氣的通氣速率級聯(lián)控制，pH由二氧化碳（酸）通氣速率級聯(lián)控制。在完整的培養(yǎng)周期中，各參數(shù)控制均可靠且穩(wěn)定。

 

圖2 搭載D²MS系統(tǒng)的Opti-Cell mini系列生物反應器(左)和Endura SUB^®3L罐體（右）

 

 

結(jié)果與分析

本次實驗中，培養(yǎng)周期內(nèi)細胞的生長曲線及活率變化曲線如圖3所示。培養(yǎng)過程中細胞前期快速生長，最高細胞密度達1.88×10⁷cells/mL，同時細胞活率維持在95%-100%之間，至第15天結(jié)束批次時細胞活率降至82%。葡萄糖及乳酸代謝曲線如圖4所示，在培養(yǎng)過程中葡萄糖快速消耗，乳酸先累積再消耗。

 

圖3 細胞生長曲線及活率變化曲線

 

圖4 葡萄糖及乳酸代謝曲線

 

抗體表達量是抗體工藝中的關鍵目標參數(shù)之一，對于抗體工藝的建立與優(yōu)化具有重要指導作用。在實驗進行至第8天時，進行蛋白表達量的相關檢測，并記錄表達量（圖5）。第8天至第15天，抗體產(chǎn)量逐漸增加，在第15天時表達量達到2.98g/L，表明在一次性細胞罐Endura SUB^®3L中CHO-K1細胞同樣能夠正常完成相關抗體蛋白的合成。
 

 

圖5 蛋白累計表達量

 

結(jié)論

在本次實驗中，CHO-K1細胞在Endura SUB^® 3L一次性細胞罐內(nèi)生長正常且活率維持較好，最終抗體滴度相比500mL工藝（2.40g/L）提升了20%。實驗結(jié)果表明，Endura SUB^® 3L一次性細胞罐能夠在抗體工藝中替代傳統(tǒng)玻璃罐，加速抗體工藝開發(fā)流程。

 

相關文章：微小型一次性生物反應器在抗體工藝開發(fā)中的應用

 

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應用技術與工程研究中心CARE 程黃鶴 供稿