生物制药行业正面临提高生产力、降低成本和加速新药上市的挑战,工艺强化作为更加创新的工艺路线,在提升效率,缩短周期并且降低开发成本等方面有着显著优势,越来越多的生物药企参与到强化工艺开发的浪潮中。
灌流培养作为上游强化工艺的主流方式,已经被业界所普遍接受,但其工艺开发的复杂性对平台的搭建提出了更高的要求,如何更加高效地筛选出适合灌流工艺的细胞株与培养基,同时降低开发成本,是灌流工艺开发需要面临的核心问题。
迄今而言,一些客户采用摇管模型,通过离心换液的方式来模拟灌流培养,但摇管在结构上与反应器差异较大,无法监控pH和DO,也无法提供搅拌和通气,因此无法完全模拟生物反应器中的培养表现,而Ambr®15作为一款微型生物反应器系统可以很好地满足灌流工艺开发的需求:
高通量,最高支持48个反应器同步运行;
自动化,高度自动化机械臂,自动完成取样,补液及排废液等所有操作;
可放大性,独立的搅拌桨,通气管路及pH/DO控制,提供与更大规模反应器相似的培养环境;
便利性,一次性罐体免除了烦琐的反应器准备工作,即拆即用,方便灵活;
经济型,培养体积仅为10~15 ml,大大降低了灌流工艺开发中培养基的消耗。
Ambr®15进行灌流培养主要可以通过两种方式来进行,分别是离心法和沉降法,离心法为半自动工艺,借助离心机和适配器对罐体进行离心,快速排空反应器后再重新灌注新鲜培养基完成换液操作,只需每天离心一次,灌流速度可达1VVD;沉降法为全自动工艺,通过编程自动触发细胞沉降及排废换液操作,每次换液率可达1/3VVD,每天3次细胞沉降即可实现1VVD的灌流速度。
基于离心法,我们在赛多利斯上海应用与创新中心实验室进行了一组灌流培养基的测试实验,选取了2款赛多利斯的培养基(SmartCHO PE和SmartCHO PM)和2款市场上的其他培养基(Media A和Media B),Ambr®15系统在灌流实验中展现出了优秀的培养性能和平行一致性。具体信息如下:
实验方法
结果展示
在0.5~1VVD的灌流速度下,该细胞株在Ambr®15的细胞密度可轻松维持在25~35×106Cells/mL以上,赛多利斯的两款培养基产品在细胞密度的表现上非常一致,在细胞生长速率方面均要高于Media A和Media B,而且平行实验组之间的差异非常微小,展示出了Ambr®15反应器的出色的平行性。
细胞活率方面,两款赛多利斯的培养基展示出了优秀的活率表现,培养第14天的细胞活率仍在98%以上,整个培养周期内没有发现明显的活率下降;而Media A和Media B,细胞活率分别在培养第10天和培养第5天就开始下降,变化趋势与赛多利斯的两款培养基产生了明显的差异。
我们检测了培养第12天permeate中的表达量,发现虽然赛多利斯的SmartCHO PE和PM在细胞密度和活率方面非常接近,但是表达量还是呈现出了明显的差异,SmartCHO PE的表达量要显著高于PM以及另外的Media A和Media B,同时相同条件下的两组实验间的差异也非常小,再次证实了Ambr®15平行性是非常可靠的。
总 结
赛多利斯的Ambr®15微型生物反应器系统不仅具备完整的反应器结构设计,模拟生物反应器的培养环境,而且可以通过离心法和沉降法来模拟灌流培养,并且依托于Ambr®15高通量、一次性和自动化的特点,对于早期灌流细胞株筛选、灌流培养基筛选及初步摸索灌流工艺等的效率提升是非常有帮助的,同时因其小体积的特点,又能够有效降低灌流工艺的开发成本,助力更多的生物医药企业向强化工艺迈进。
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