Bioengineering
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Prozessoptimierung mit automatisierten Mikro-Bioreaktoren mit hohem Durchsatz in der chinesischen Hamster-Ovarialzell-Kultivierung
Chapters
Summary May 18th, 2020
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Hier stellen wir ein detailliertes Verfahren zur Ausführung eines Experimentsentwurfs in einem automatisierten Mikrobioreaktor vor, gefolgt von der Zellernte und der Proteinquantifizierung mit einer Protein-A-Säule.
Transcript
In diesem Video führten die Anwender in die Mikro-Bioreaktor-Software mit der Planung und Durchführung der Planung von Experimenten oder DOE ein. Die Analysatoren-Hilfsventile werden ebenfalls demonstriert, um den Prozesszustand zu optimieren. Die Einbindung von modet in die automatisierte Mikro-Bioreaktor-Software ist für die Datenanalyse amtlich.
Eine große Anzahl von Experimenten kann gleichzeitig in kleinem Maßstab geplant und durchgeführt werden. Demonstriert wird das Verfahren von Tamanna Nagraik, einer Doktorandin aus meinem Labor. Beginnen Sie mit dem vorkulturbasierten Verfahren in der Hauptkultivierung, wie im Textprotokoll beschrieben.
Um ein neues Experiment zu erstellen, öffnen Sie die Software Amber-Selbstkultur, und klicken Sie auf der Registerkarte "Einführung", klicken Sie auf , erstellen Sie ein neues Experiment. Geben Sie auf der neuen Registerkarte "Experiment" den Namen des Experiments zusammen mit dem Datum ein, an dem es durchgeführt wird. Aktivieren Sie den Kontrollpunkt für die Kulturstation in den Gefäßen, die während des Anbaus verwendet werden sollen.
Die auto-add DOE-Tags werden auch für einen einfachen Übergang während der Programmierung des DOE-Experiments aktiviert. Klicken Sie auf weiter, um zur nächsten Registerkarte zu wechseln. Um Informationen über das Hinzufügen von Medien in das Gefäß sowie Antischaum, Inokulum, Futter und Glukose einzustellen, aktivieren Sie die Medienplatte hinzufügen"Checkpoint.
Definieren Sie den Plattentyp, den Namen und die Position der Platte, die das Medium enthält. Klicken Sie auf Medien zu Gefäßen hinzufügen. Geben Sie das Volumen des Mediums ein, das in die Gefäße eingefügt werden soll.
Definieren Sie die Kartierung der Medienübertragung von der Platte zu den Gefäßen. Klicken Sie auf weiter, um zur nächsten Registerkarte zu wechseln. Nachdem die Medieninformationen in die Software eingespeist wurden, weisen Sie die Anbaubedingungen zu.
Klicken Sie auf Zustandsmedien, und füllen Sie die Temperatur, das Ziel-DO, die obere PH-Grenze und die rührende Drehzahl aus. Dann klicken Sie auf Aufstehen"oder nach unten rühren. Um die Zugabe von Inokulumen in die Gefäße einzustellen, aktivieren Sie zellplatte hinzufügen.
Definieren Sie den Plattentyp, den Namen und die Position der Platte, die das Medium enthält. Klicken Sie auf Zellen zu Gefäßen hinzufügen. Geben Sie den Zeitpunkt der Impfung und das Volumen des Mediums ein, das den Gefäßen hinzugefügt werden soll.
Definieren Sie den Weg, den der Flüssigkeitshandler zurückgelegt hat, um die Zelle von der Platte auf die Gefäße zu übertragen. Klicken Sie auf weiter, um zur nächsten Registerkarte zu wechseln. Um die Zugabe von Futter, Glukose und Antischaum festzulegen, aktivieren Sie die Vorschubplatte hinzufügen, und definieren Sie den Plattentyp, den Namen und den Standort.
Klicken Sie auf Futter zu den Gefäßen hinzufügen, und geben Sie das Volumen des Futters ein, das den Gefäßen hinzugefügt werden soll. Je nach Anbau die Anzahl der Futterzusätze hinzufügen. Für diesen Anbau wird der Reaktor nach 72 Stunden alle 24 Stunden zugeführt.
Fügen Sie manuell die Zeitverzögerung zwischen der Fütterung hinzu, indem Sie die Daten in die Verzögerung von hinzugefügten Zellen eingeben. Der erste Tag der Fütterung ist nach 72 Stunden Impfung, der nächste ist nach 96 Stunden, und so weiter. Definieren Sie die Kartierung der Übertragung des Futters von der Platte zu den Gefäßen.
Um die Probenahme während des Anbaus festzulegen, aktivieren Sie die Probeplatte hinzufügen" und definieren Sie den Plattentyp, den Namen und die Position. Kontrolle der Probe aus den Gefäßen"und geben Sie das Volumen der Probe ein, die aus den Gefäßen entfernt werden soll. Stellen Sie sicher, dass das Volumen während des gesamten Anbaus nicht unter 10 Milliliter sinkt.
Fügen Sie die Anzahl der Proben hinzu, die während des Anbaus entnommen werden sollen. Fügen Sie ähnlich wie bei der Fütterung die Zeit hinzu, zu der die Probe für jeden Eingangsprobenpunkt aus dem Behälter entfernt wird. Speichern Sie den Prozess.
Es ist jetzt bereit für die Ausführung. Schließlich definieren Sie die Kartierung der Übertragung der Probe von den Gefäßen auf die Platte. Öffnen Sie die Amber 15 DOE Software.
Klicken Sie auf Untersuchung"und wählen Sie neu aus. Geben Sie den Namen der neuen DOE-Untersuchung in das Dialogfeld "Ermittlungerstellen" ein. Um der DOE-Untersuchung ein Experiment zuzuweisen, öffnen Sie das Rezept, das erstellt wurde, um die verschiedenen Parameter zu untersuchen.
Klicken Sie auf Durchsuchen, und wählen Sie das entsprechende Experiment aus. Die Schiffs-Tags sind bereits in der Spalte eingetragen. Um den gewünschten DOE-Faktor zu definieren, wählen Sie den Parameter aus und klicken Sie auf die Spalte mit der Bezeichnung DOE-Faktor.
Wählen Sie neu"und fügen Sie die Einheiten, Abkürzung, sowie untere und obere Grenze der Faktoren. Definieren Sie auf der Registerkarte Antworten die Werte, die für die Analyse der Daten berücksichtigt werden sollen. Klicken Sie auf DOE-Antworten bearbeiten, und definieren Sie den Namen der Antwort, die Abkürzung, die Einheiten sowie die Minimal- und Maximalgrenzwerte.
Nachdem die Antworten definiert sind, wählen Sie die Bernsteinvariable für jede Antwort aus, und definieren Sie sie. Eine Antwort kann automatisch mit einer Mikroben-Bioreaktorvariablen verknüpft werden. Wählen Sie die erforderliche Variable aus der Dropdownliste aus.
Ändern Sie die Gleichung für jede Antwort in Abhängigkeit von der Anforderung. Die Auswahl zwischen den minimalen, maximalen, ersten, letzten und durchschnittlichen Daten. Um einen Entwurf zu erstellen, verwenden Sie den Assistenten zum Starten des Entwurfs, um den Typ des experimentellen Entwurfs auszuwählen und die Anzahl der Replikationen und Mittelpunkte hinzuzufügen oder zu entfernen.
Wählen Sie das Ziel aus, das die Auswahl der Designs und Modelle bestimmt. Beenden und erstellen Sie Arbeitspakete, die in die Amber-Selbstkultursoftware importiert werden können, wie im Textprotokoll beschrieben. Klicken Sie auf der Registerkarte Experiment auf DOE-Experiment erstellen, und suchen Sie nach dem Arbeitspaket, das mit der DOE-Software erstellt wurde.
Initialisieren Sie den Prozess, indem Sie auf Start klicken. Nachdem das Experiment ausgeführt wurde, exportieren Sie die Daten mithilfe der DOE-Exportergebnisse. Das Export-DOE-Ergebnisfenster wird geöffnet, und die Zeilen, die das Kulturschiff und die Station angeben, sind in der Tabelle aufgeführt.
Wählen Sie die gewünschten Zeilen aus, und klicken Sie auf ausgewählte Zeilen exportieren"oder exportieren Sie experimentelle Daten", um alle Ergebnisse zu speichern und die Datei zur weiteren Analyse zu speichern. Importieren Sie die Daten in das Amber DOE-Modul, indem Sie zur Registerkarte "Ergebnisse" wechseln und Importergebnisse auswählen. Suchen Sie nach der gewünschten Datendatei, und klicken Sie auf Analyseergebnisse.
Das Zellwachstum in den automatisierten Mikroben-Bioreaktoren ist vergleichbar mit den Mehrzweck-Bioreaktoren. Beim Vergleich der Zellkonzentration aus drei verschiedenen Skalen wird beobachtet, dass der 15 Milliliter automatisierte Mikroben-Bioreaktor den Zweiliter-Glas-Bioreaktor imitiert. Die Ergebnisse des Schüttelkolbens werden auch verglichen, um den Vorteil von Amber zu zeigen.
Der Einfluss unterschiedlicher Rührgeschwindigkeit und PH wird in den automatisierten Mikroben-Bioreaktoren untersucht. Hier ist ein Vergleich der lebensfähigen Zellkonzentration oder VCC und der monoklonalen Antikörperkonzentration in den verschiedenen Mikrobenbioreaktoren zu sehen. Der negative Einfluss von PH 6.9 auf den VCC ist zu beobachten.
Darüber hinaus verbesserte sich das Wachstum der Zellen unter der Kultur bei PH 7.3 im Vergleich zu PH 7.1 signifikant. Hier sind die Reaktionskonturdiagramme der VCC- und monoklonalen Antikörperkonzentration zu sehen. Die Werte sind in den Behältern mit der gleichen PH und unterschiedlicher Rührgeschwindigkeit vergleichbar, was darauf hindeutet, dass die für diesen Prozess gesammelte Rührgeschwindigkeit keinen signifikanten Einfluss auf die Prozessleistung hat.
Jede Anweisung an die Maschine muss sorgfältig geschrieben werden, um Fehler während der Ausführung des Experiments zu vermeiden. Die Software ist flexibel und kann eine Reihe von Experimenten auf einmal ausführen, wodurch die Zeit, die für die Optimierung eines Prozesses erforderlich ist, reduziert wird. Die Gestaltung des Experiments ist im Bereich des Bioprozesses nützlich, da die Ergebnisse ein wissensbasiertes Prozessverständnis vermitteln, das bis zu einem gewissen Grad auf andere Organismen ausgedehnt werden kann.
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