Method Article

Optymalizacja procesów z wykorzystaniem zautomatyzowanych mikrobioreaktorów o wysokiej przepustowości w hodowli komórek jajnika chomika chińskiego

DOI:

10.3791/60577

⸱

May 18th, 2020

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

In This Article

Summary

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

Tutaj przedstawiamy szczegółową procedurę przeprowadzania projektu eksperymentu w zautomatyzowanym mikro-bioreaktorze, a następnie zbierania komórek i kwantyfikacji białka za pomocą kolumny Białko A.

Abstract

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

Optymalizacja procesów biologicznych w celu zwiększenia wydajności pożądanych produktów ma znaczenie w przemyśle biofarmaceutycznym. Można to osiągnąć poprzez dobór szczepów i opracowanie parametrów bioprocesu. Do tego celu użyto kolb wstrząsowych. Brakuje im jednak możliwości kontrolowania parametrów procesu, takich jak pH i tlen rozpuszczony (DO). To ograniczenie można przezwyciężyć za pomocą zautomatyzowanego mikrobioreaktora. Bioreaktory te naśladują uprawę na większą skalę. Jedną z głównych zalet tego systemu jest integracja Design of Experiment (DOE) z oprogramowaniem. Integracja ta umożliwia stworzenie projektu, w którym wiele parametrów procesu może być zmienianych jednocześnie. W oprogramowaniu można analizować krytyczne parametry procesu i optymalne warunki bioprocesu. Przedstawione tutaj prace koncentrują się na zapoznaniu użytkownika z krokami związanymi z projektowaniem procesów w oprogramowaniu i włączeniem DOE do cyklu uprawy.

Introduction

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

Globalny rynek biofarmaceutyczny był wart ponad 250 miliardów dolarów amerykańskich w 2018 roku i stale się rozwija1. Firmy farmaceutyczne odchodzą od produkcji leków małocząsteczkowych na rzecz terapii wytwarzanych biotechnologicznie, takich jak białka rekombinowane. Tylko one są odpowiedzialne za przychód w wysokości ponad 150 miliardów dolarów1. Komórki ssaków są obecnie szeroko wykorzystywane do produkcji tych farmaceutycznych białek rekombinowanych. W obecnym okresie, spośród 68 zatwierdzonych produktów wytwarzanych przez komórki ssaków, 57 jest wytwarzanych przez komórki jajnika chomika chińskiego (CHO)

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

Protocol

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

1. Procedura przedkulturowa

UWAGA: W tym protokole używane są rekombinowane komórki CHO DG44 o stężeniu komórek żywotnych 1 x 107 komórek/ml.

  1. Rozmrozić fiolkę zawierającą 1,2 ml komórek do temperatury pokojowej i natychmiast przenieść zawiesinę komórek do stożkowej probówki wirówkowej o pojemności 15 ml zawierającej 10 ml zimnej pożywki nasiennej.
  2. Odwirować stożkową probówkę wirówkową przez 5 minut w temperaturze 190 x g i temperaturze pokojowej, a następnie odrzucić sklarowany osad.
  3. Podgrzać wstępnie 150 ml pożywki nasiennej w kolbie wstrząsowej o pojemności 500 ml do tem....

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

Results

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

Przegląd upraw przeprowadzonych w tym badaniu jest przedstawiony w Rysunek 2.

figure-results-1
Rysunek 2: Schematyczne przedstawienie warunków doświadczalnych do badania profili pH i prędkości mieszadła w stacjach hodowlanych. Rysunek przedstawia również prawidłowy układ do rozmieszczenia naczyń.

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

Discussion

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

Optymalizacja procesu w celu zwiększenia uzysku ma kluczowe znaczenie w przemyśle biofarmaceutycznym. Kolby do wytrząsania mogą być potencjalnie używane do badania przesiewowego szczepu; jednak monitorowanie parametrów procesu, takich jak pH i DO, jest niedostępne w kolbach. Mikrobioreaktory mają tę zaletę, że umożliwiają ciągłe monitorowanie i kontrolę procesu. Te pętle sterowania w mikrobioreaktorze zapewniają również warunki podobne do tych na większą skalę, a tym samym dostarczają wyniki porównywalne z bioreaktorami .......

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

Disclosures

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

Autorzy nie mają nic do ujawnienia.

Acknowledgements

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

Autorzy chcieliby podziękować Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF), Federalnemu Ministerstwu Edukacji i Badań Naukowych, Niemcy, oraz zespołowi BioProcessing firmy Sartorius Stedim Biotech GmbH, Niemcy, za wsparcie.

....

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

Materials

List of materials used in this article
NameCompanyCatalog NumberComments
Jednorazowe końcówki do pipet 1 mL, sterylizowaneSartorius Stedim Biotech GmbHA-0040
200 mM L-glutaminaCorning, Merck25-005-CV
24 Płytki głębinoweSartorius Stedim Biotech GmbHA-0038
Jednorazowe końcówki do pipet 5 mL, sterylizowaneSartorius Stedim Biotech GmbHA-0039
ambr 15 zautomatyzowane system mikrobioreaktorówSartorius Stedim Biotech GmbH001-2804
ambr 15 Hodowla komórkowa 24 Jednorazowe bioreaktory - SpargedSartorius Stedim Biotech GmbH001-1B86
Emulsja przeciwpieniąca CSigma-Aldrich, MerckA8011
Sterylny filtr butelkowyCorning, MerckCLS4314740,1 μ m wielkość porów
CEDEX Detergent (3% Mucosol)Roche Innovatis AG05-650-658-001
Licznik komórekRoche Innovatis AG05-650-216-001CEDEX HiRes
Linia komórkowa CHO DG44Cellca, Sartorius Stedim Biotech GmbH
CHOKO Feed Media A (FMA)Sigma-Aldrich, MerckCR80025
CHOKO Feed Media B (FMB)Sigma-Aldrich, MerckCR80026
CHOKO Pożywka produkcyjnaSigma-Aldrich, MerckCR80027
CHOKO Kultura zapasowa MeiumSigma-Aldrich, MerckCR80028
Chromaster system wysokociśnieniowej chromatografii cieczowejVWR Międzynarodowa
stożkowa probówka wirówkowaCorning, MerckSIAL0790
EtanolMerck
Fiolki z glicynąCarl Roth56-40-6
VWRInternationalSUPLSU860181
PBSSigma-Aldrich, MerckP4417
Kolumna białkowa AThermo Fisher Scientific1502226POROS™ A 1.7  ml
Chlorek soduSigma-Aldrich, Merck7647-14-5
Fosforan sodu dwuzasadowy bezwodnySigma-Aldrich, Merck7558-79-4
Błękit trypanowyVWR InternationalVWRVK940
YSIYSI Inc2900DYSI 2900 Wybierz
1070179026

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