Здесь мы представляем подробную процедуру для запуска проекта эксперимента в автоматизированном микро-биореакторе с последующим сбором клеток и количественной оценкой белка с помощью столбца Protein A.
Для просмотра этого контента требуется подписка на JoVE. Войдите или начните свой бесплатный пробный период.
Методическая статья
Здесь мы представляем подробную процедуру для запуска проекта эксперимента в автоматизированном микро-биореакторе с последующим сбором клеток и количественной оценкой белка с помощью столбца Protein A.
Оптимизация биопроцессов для повышения урожайности желаемых продуктов имеет важное значение в биофармацевтической промышленности. Это может быть достигнуто путем выбора штамма и разработки параметров биопроцесса. Для этой цели были использованы встряхивания. Однако у них нет возможности контролировать параметры процесса, такие как рН и растворенный кислород (DO). Это ограничение можно преодолеть с помощью автоматизированного микро-биореактора. Эти биореакторы имитируют культивирование в больших масштабах. Одним из основных преимуществ этой системы является интеграция дизайна эксперимента (DOE) в программное обеспечение. Эта интеграция позволяет создать дизайн, в котором несколько параметров процесса могут изменяться одновременно. Критические параметры процесса и оптимальные условия биопроцесса могут быть проанализированы в рамках программного обеспечения. Основное внимание в работе, представленной здесь, заключается в том, чтобы познакомить пользователя с шагами, участвующими в разработке процесса в программном обеспечении и включении DOE в рамках культивирования перспективе.
Мировой рынок биофармацевтической продукции в 2018 году составил более 250 миллиардов долларов США, и он постоянно расширяется на1. Фармацевтические компании переходят от производства небольших молекулярных препаратов к биотехнологически милиемым терапевтическим препаратам, таким как рекомбинантные белки. Только они несут ответственность за доход более $ 150 млрд1. Клетки млекопитающих в настоящее время широко используются для производства этих фармацевтических рекомбинантных белков. В текущем периоде, среди 68 утвержденных продуктов, производимых клетками млекопитающих, 57 производятся китайскими клетками яичников хомяка (CHO)2. Клетки CHO специально используются для производства рекомбинантных белков, которые требуют посттрансляционных модификаций. Эти клетки являются предпочтительными, поскольку они растут в подвеске и тем самым позволяют воспроизводимые результаты в сыворотке свободной химически определены среды3,4. Другим преимуществом использования клеток CHO является то, что гликановая структура продукта напоминает структуру моноклональных антител человека (mAb) и приводит к более высокой урожайности рекомбинантного белка и специфической продуктивности благодаря усилению гена5.
Урожайность рекомбинантной культуры клеток CHO (rCHO) за последние два десятилетия увеличилась в сто раз. Это улучшение связано с оптимизацией параметров процесса, стратегией кормления и развитием сыворотки свободной химически определенной среды6. С увеличением требований к фармацевтической продукции повышается нагрузка на стоимость и эффективность времени развития производственного процесса7. Для снижения давления при обеспечении качества продукции переориентируется внимание фармацевтической промышленности на качество по дизайну ( qbD). Для понимания производства продукции, а также процесса используется bD. Важным инструментом, используемым в ObD является дизайн эксперимента (DOE). Это помогает повысить понимание процесса, раскрывая взаимосвязь между различными переменными ввода и полученными выходными данными. Применение подхода МЭ для оптимизации биопроцесса выгодно на ранних стадиях проекта в усвоении условий процесса и повышении количества и качества титра. Такой подход выгоден по сравнению со старомодной стратегией: «один фактор в то время» (OFAT). Статистические подходы к DOE с использованием классических, Shainin или Taguchi намного превосходит OFAT8.
Процесс и оптимизация мультимедиа могут быть выполнены в встряхивания колбы. Фляги относительно недорогие. Однако невозможно контролировать такие параметры, как температура, рН и растворенный кислород (DO). Для преодоления этих недостатков можно использовать многофункциональные биореакторы на скамейке от 0,5 л до 5 л. Реакторы обеспечивают обширный он-лайн мониторинг и контроль процессов. Тем не менее, использование многофункционального биореактора является трудоемким и трудоемким. Для того, чтобы преодолеть эти недостатки, используется новый одноразовый биореактор, который сочетает в себе комплексный процесс мониторинга биореактора на скамейке и простой обработки колбы для встряхивания. Высокая пропускная способность системы скрининга и одноразовые технологии способствовали повышению эффективности производительности процесса и развития9.
В этой статье перечислены рекомендации по загрузке рецепта в автоматизированное программное обеспечение для микробиореактора (AMBR). В ходе этого эксперимента изучается влияние различных скоростей и рН на жизнеспособную концентрацию клеток (VCC) и титр. Экспериментальный результат и анализ проводятся с разработкой экспериментального программного обеспечения MODDE 12. Анализ продукта осуществляется в жидкой хроматографии высокого давления (HPLC) с колонкой Protein A. Он основан на принципе, что FC области mAb связывается с белком А с высоким сродством10,11. С помощью этого метода можно определить и количественно mAb. Количественная оценка проводится в измеренных пиковых зонах элюции на уровне 280 нм.
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
1. Процедура предкультуры
ПРИМЕЧАНИЕ: Для этого протокола используются рекомбинантные клетки CHO DG44 с жизнеспособной концентрацией клеток 1 х 107 клеток/мл.
2. Основное культивирование
3. Написание рецепта в автоматизированном программном обеспечении микро-биореактора
ПРИМЕЧАНИЕ: Существует два способа написания рецепта в программном обеспечении культуры клеток AMBR: он создается либо с помощью мастера, либо путем добавления каждого шага вручную. Для целей этого протокола отображаются шаги с использованием мастера.
4. Выполнение культивирования в автоматизированном микро-биореакторе
ПРИМЕЧАНИЕ: Следующие шаги выполняются пользователем с помощью протокола, записанного в вышеупомянутом программном обеспечении. Шаги выполняются пользователем, если не упомянуто иное.
5. Измерение концентрации mAb

Рисунок 1: Протеин Хроматограмма, представляющий различные фазы в течение одного запуска. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы просмотреть большую версию этой цифры.
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
Обзор культивирования, выполненного в данном исследовании, представлен на рисунке 2.

Рисунок 2: Схематическое представление экспериментальных условий для проверки профилей скорости рН и мешалки на культурных станциях. Цифра также представляет собой правильную планировку для размещения судов.
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
Оптимизация процесса повышения урожайности имеет решающее значение в биофармацевтической промышленности. Встряхивание колбы потенциально могут быть использованы для скрининга штамма; однако, мониторинг параметров процесса, таких как рН и DO, недоступен в колбах. Микро-биореакторы имеют преимущество, поскольку они позволяют осуществлять непрерывный мониторинг и контроль процесса. Эти контрольные петли в микро-биореакторе также обеспечивают состояние, аналогичное тем, которые в более широком масштабе и, таким образом, дают...
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
Авторам нечего раскрывать.
Авторы хотели бы поблагодарить Бундесминистриум Фюр Бильдунг и Форшунг (BMBF), Федеральное министерство образования и исследований, Германия, и BioProcessing команды Сарториус Stedim Biotech GmbH, Германия, за их поддержку.
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
| Имя | Компания | Каталожный номер | Комментарии |
|---|---|---|---|
| 1 мл одноразовые наконечники для пипеток, стерилизованные | Sartorius Stedim Biotech GmbH | A-0040 | |
| 200 мМ L-глутамин | Corning, Merck | 25-005-CV | |
| 24 Луночные планшеты для глубоких лунок | Sartorius Stedim Biotech GmbH | A-0038 | |
| мл одноразовые наконечники для пипеток, стерилизованные | Sartorius Stedim Biotech GmbH | A-0039 | |
| ambr 15 автоматизированные Микробиореакторная система | Sartorius Stedim Biotech GmbH | 001-2804 | |
| ambr 15 Клеточная культура 24 Одноразовые биореакторы - Sparged | Sartorius Stedim Biotech GmbH | 001-1B86 | |
| Пеногаситель C эмульсия | Sigma-Aldrich, Merck | A8011 | |
| Крышка бутылки Стерильный фильтр | Corning, Merck | CLS431474 | 0,1 μ m размер пор |
| CEDEX Моющее средство (3% слизистая) | Roche Innovatis AG | 05-650-658-001 | |
| Счетчик клеток | Roche Innovatis AG | 05-650-216-001 | CEDEX HiRes |
| CHO DG44 клеточная линия | Cellca, Sartorius Stedim Biotech GmbH | ||
| CHOKO Feed Media A (FMA) | Sigma-Aldrich, Merck | CR80025 | |
| CHOKO Feed Media B (FMB) | Sigma-Aldrich, Merck | CR80026 | |
| CHOKO Производственная среда | Sigma-Aldrich, Merck | CR80027 | |
| CHOKO Stock Culture Meium | Sigma-Aldrich, Merck | CR80028 | |
| Chromaster система жидкостной хроматографии высокого давления | VWR Международная | ||
| коническая центрифуга | Corning, Merck | SIAL0790 | |
| этанол | Merck | ||
| Глицин | Карл Рот | 56-40-6 | |
| Флаконы с ВЭЖХ | VWR International | SUPLSU860181 | |
| PBS | Sigma-Aldrich,Merck | P4417 | |
| Протеин А | Колонка Thermo Fisher Scientific | 1502226 | POROS™ А 1,7 mL |
| Хлорид натрия | Sigma-Aldrich,Merck | 7647-14-5 | |
| Натрия фосфат двухосновной безводный | Sigma-Aldrich,Merck | 7558-79-4 | |
| Трипан Блю | VWR International | VWRVK940 | |
| YSI | YSI Inc | 2900D | YSI 2900 Select |
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.