利用一次性生物反應(yīng)器培養(yǎng)細(xì)胞，觀察細(xì)胞生長曲線及活率變化曲線
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(yīng)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(fēng)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(lǐng)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(yīng)器將抗體工藝從500mL放大至3L的可行性，為工藝開發(fā)人員提供參考。
方法與結(jié)果
使用搭載D2MS系統(tǒng)的Opti-Cell mini系列生物反應(yīng)器及Endura SUB®3L一次性細(xì)胞罐進(jìn)行CHO-K1抗體表達(dá)工藝實驗。實驗工藝參數(shù)和補料策略根據(jù)該細(xì)胞株在CloudReady?500mL優(yōu)化的結(jié)果設(shè)置（表1，表2）。其中，空氣以10mL/min（0.07VVM）的通氣速率進(jìn)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。
結(jié)果與分析
本次實驗中，培養(yǎng)周期內(nèi)細(xì)胞的生長曲線及活率變化曲線如圖1所示。培養(yǎng)過程中細(xì)胞前期快速生長，最高細(xì)胞密度達(dá)1.88×107cells/mL，同時細(xì)胞活率維持在95%-100%之間，至第15天結(jié)束批次時細(xì)胞活率降至82%。葡萄糖及乳酸代謝曲線如圖2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1細(xì)胞生長曲線及活率變化曲線
圖2葡萄糖及乳酸代謝曲線
抗體表達(dá)量是抗體工藝中的關(guān)鍵目標(biāo)參數(shù)之一，對于抗體工藝的建立與優(yōu)化具有重要指導(dǎo)作用。在實驗進(jìn)行至第8天時，進(jìn)行蛋白表達(dá)量的相關(guān)檢測，并記錄表達(dá)量（圖3）。第8天至第15天，抗體產(chǎn)量逐漸增加，在第15天時表達(dá)量達(dá)到2.98g/L，表明在一次性細(xì)胞罐Endura SUB®3L中CHO-K1細(xì)胞同樣能夠正常完成相關(guān)抗體蛋白的合成。
圖3蛋白累計表達(dá)量
結(jié)論
在本次實驗中，CHO-K1細(xì)胞在Endura SUB®3L一次性細(xì)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(xì)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。
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