Method Article

Proces optimalisatie met behulp van high throughput geautomatiseerde micro-bioreactoren in de Chinese Hamster Eierstok celteelt

DOI:

10.3791/60577

⸱

May 18th, 2020

 ,  ,  , 
1Institute for Technical Chemistry, Gottfried-Wilhelm-Leibniz Universität Hannover

In This Article

Summary

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Hier presenteren we een gedetailleerde procedure om een ontwerp van experiment uit te voeren in een geautomatiseerde micro-bioreactor gevolgd door celoogst en eiwitkwantificering met behulp van een Protein A-kolom.

Abstract

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Optimalisatie van bioprocessen om de opbrengst van gewenste producten te verhogen is van belang in de biofarmaceutische industrie. Dit kan worden bereikt door stamselectie en door bioprocesparameters te ontwikkelen. Hiervoor zijn schudkolven gebruikt. Ze missen echter de mogelijkheid om de procesparameters zoals pH en opgeloste zuurstof (DO) te controleren. Deze beperking kan worden overwonnen met behulp van een geautomatiseerde micro-bioreactor. Deze bioreactoren bootsen de teelt op grotere schaal na. Een van de grote voordelen van dit systeem is de integratie van het Design of Experiment (DOE) in de software. Deze integratie maakt het mogelijk om een ontwerp te maken waarbij meerdere procesparameters tegelijkertijd kunnen worden gevarieerd. De kritische procesparameters en optimale bioprocesomstandigheden kunnen binnen de software worden geanalyseerd. De focus van het werk hier gepresenteerd is om de gebruiker kennis te laten maken met de stappen die betrokken zijn bij procesontwerp in de software en integratie van de DOE binnen de teelt run.

Introduction

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

De wereldwijde biofarmaceutische markt was in 2018 meer dan US $250 miljard waard en is voortdurend gegroeid1. Farmaceutische bedrijven gaan af van de productie van kleine moleculaire geneesmiddelen naar biotechnologisch geproduceerde therapieën zoals recombinante eiwitten. Deze alleen al zijn verantwoordelijk voor een omzet van meer dan $ 150 miljard1. Zoogdiercellen worden nu op grote schaal gebruikt voor de productie van deze farmaceutische recombinante eiwitten. In de huidige periode worden onder de 68 goedgekeurde producten die door zoogdiercellen worden geproduceerd, 57 geproduceerd door Chinese hamstereierstokcell....

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Protocol

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

1. Precultuurprocedure

LET OP: Voor dit protocol worden recombinante CHO DG44-cellen met een levensvatbare celconcentratie van 1 x 107 cellen/mL gebruikt.

  1. Ontdooi de flacon met 1,2 mL cellen op kamertemperatuur en breng de celsuspensie onmiddellijk over op een conische centrifugebuis van 15 mL met 10 mL koudzaadmedium.
  2. Centrifugeer de conische centrifugebuis 5 minuten op 190 x g en kamertemperatuur en gooi de supernatant weg.
  3. Verwarm 150 ml van het zaadmedium voor in een schudkolf van 500 ml tot 36,8 °C.
  4. Hang de celpellet voorzichtig op in 10 mL voorverwarmd zaadme....

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Results

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Een overzicht van de teelt die in deze studie wordt uitgevoerd, wordt gepresenteerd in figuur 2.

figure-results-1
Figuur 2: Schematische weergave van de experimentele omstandigheden om pH- en roerstaafsnelheidsprofielen in de cultuurstations te testen. De figuur vertegenwoordigt ook de juiste lay-out om de schepen te plaatsen.

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Discussion

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Optimalisatie van het proces om de opbrengst te verhogen is van cruciaal belang in de biofarmaceutische industrie. Schudkolven kunnen mogelijk worden gebruikt voor het screenen van de stam; De bewaking van de procesparameters zoals pH en DO zijn echter niet beschikbaar in de kolven. De microbioreactoren hebben een voordeel omdat ze continue monitoring en controle van het proces mogelijk maken. Deze controlelussen in de microbioreactor bieden ook een toestand die vergelijkbaar is met die op grotere schaal en leveren dus r.......

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Disclosures

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

De auteurs hebben niets te onthullen.

Acknowledgements

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

De auteurs willen het Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF), het Federale Ministerie van Onderwijs en Onderzoek, Duitsland, en het BioProcessing-team van Sartorius Stedim Biotech GmbH, Duitsland, bedanken voor hun steun.

....

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Materials

List of materials used in this article
NameCompanyCatalog NumberComments
1 mL disposable pipette tips, sterilizedSartorius Stedim Biotech GmbHA-0040
200 mM L-glutamineCorning, Merck25-005-CV
24 Well deep well platesSartorius Stedim Biotech GmbHA-0038
5 mL disposable pipette tips, sterilizedSartorius Stedim Biotech GmbHA-0039
ambr 15 automated microbioreactor systemSartorius Stedim Biotech GmbH001-2804
ambr 15 Cell Culture 24 Disposable Bioreactors - SpargedSartorius Stedim Biotech GmbH001-1B86
Antifoam C EmulsionSigma-Aldrich, MerckA8011
Bottle Top Sterile filterCorning, MerckCLS4314740.1 μm pore size
CEDEX Detergent (3% Mucosol)Roche Innovatis AG05-650-658-001
Cell counterRoche Innovatis AG05-650-216-001CEDEX HiRes
CHO DG44 cell lineCellca, Sartorius Stedim Biotech GmbH
CHOKO Feed Media A (FMA)Sigma-Aldrich, MerckCR80025
CHOKO Feed Media B (FMB)Sigma-Aldrich, MerckCR80026
CHOKO Production MediumSigma-Aldrich, MerckCR80027
CHOKO Stock Culture MeiumSigma-Aldrich, MerckCR80028
Chromaster high pressure liquid chromatography systemVWR International
Conical Centrifuge tubeCorning, MerckSIAL0790
EthanolMerck1070179026
GlycineCarl Roth56-40-6
HPLC VialsVWR InternationalSUPLSU860181
PBSSigma-Aldrich,MerckP4417
Protein A ColumnThermo Fisher Scientific1502226POROS™ A 1.7 mL
Sodium chlorideSigma-Aldrich,Merck7647-14-5
Sodium phosphate dibasic anhydrousSigma-Aldrich,Merck7558-79-4
Trypan BlueVWR InternationalVWRVK940
YSIYSI Inc2900DYSI 2900 Select

References

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,
  1. Langer, E. S. 15th Annual report and survey of Biopharmaceutical Manufacturing Capacity and Production: A study of Biotherapeutical Developers and Contract Manufacturing Organizations. Bioplan Associates. , Available from: http://bioplanassociates.com/wp-content/uploads/2018/07/15thAnnualBiomfgReport_TABLEOFCONTENTS-LR.pdf (2019).
  2. Walsh, G. Biopharmaceutical benchmarks 2018.....

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Reprints and Permissions

Request permission to reuse the text or figures of this JoVE article

Request Permission

Tags

Automated Micro BioreactorDesign of ExperimentChinese Hamster OvaryProcess OptimizationBioprocess ParametersDOE SoftwareCell CultureStirring RPMDissolved OxygenpH Control

Related Articles