连续的细胞培养的发展

重要的好处,技术障碍

连续的细胞培养是趋势的一部分向高效生物工艺,流线型的,相互关联的单元操作。虽然连续处理在各种行业有着悠久的历史,从食物到消费品、高科技电子、监管方面的担忧,一些真正的有些咎由自取——停滞广泛采用连续的生物工艺。作为该行业开始改变,特别是生物技术,适应监管机构对风险——的渴望和以科学为基础的生产决策。

Andrzej博士早在2000年即Stankiewicz荷兰代尔夫特大学的写作化学工程进展连续的细胞培养是一种强化的过程。通常这个词描述了流程的操作相结合,消除,或以其他方式简化,定义,Stankiewicz觉得太限制:“很明显,一个戏剧性的增加生产能力在一个给定的设备体积,一步每吨产品能耗减少,甚至明显减少废弃物或副产品形成也有资格过程强化,”他写道。

Stankiewicz的思想已经被主流生物工艺。迈克尔•菲利普斯博士MilliporeSigma下一代过程研发主管(达姆施塔特,德国),职位连续强化细胞培养契合的过程。“但采用放缓了监管和技术问题,”菲利普斯说。

细胞保留是关键

批处理和馈料式是最常见的一种哺乳动物的细胞培养,不管规模。在批处理文化中,细胞,媒体,和营养锁进一个生物反应器三周没有添加或删除。馈料式培养涉及添加营养物质以不同的间隔,希望扩大文化和提高产量。在这两种情况下产品是收获的最后,在一个批处理。

在连续的文化产品不断灌注或定期,新媒体和养活不断增加,在许多情况下细胞流血去维护一个优化人口的健康,富有成效的细胞。灌注文化生产大量的产品对于一个给定的体积,在几个月的时间,而批量培养。

在一些商业生物处理采用灌注细胞培养或连续净化的某些方面(下游加工),端到端连续操作的目标为批准生物制造过程仍然是难以捉摸的。

由于其连续性和生产力只灌注文化意义对大规模流程,在下游净化被专门设计来适应连续生产,或按比例缩减或发育模型的过程。

下游业务事实上可能是决定性的因素在决定在连续或批处理细胞培养。“净化必须为同一时间运行灌注文化,不断和或多或少,”彼得奥尔特指出,下游加工高级营销总监笼罩在生命科学(英国朴茨茅斯)。“批处理澄清和个人色谱步骤可能最后一天或更少。“在连续处理,持续了几周,制造商必须决定如何处理积累的产品。存储产品,直到足够的数量建立在批处理模式是一个净化的方法。在一个理想的(但还未实现)场景产品会不断体现在净化列车运行期间的文化。

连续的细胞培养越来越小……

像所有的单元操作的优化连续细胞培养取决于能力扩大和缩小,信任水平的开发人员可以在各种小规模模型。然而,决定连续通常是基于数据从批处理过程。

越早开发团队采用连续细胞培养全面优化的潜力就越大。“在灌注模式从规模最小的实际支付股息在理解技术参数,需要控制什么,不,”肯·克拉普说,老经理应用技术集成在通用电气医疗集团(马尔伯勒,MA)。

因此增加了细胞愿望保留台式的适当大小的装置,那一对玻璃,不锈钢,或一次性生物反应器,交付过程理解的规模流程开发人员用于工作。“发展阶段会进行得更顺利,很快,和以较低的成本比如果你等到50公升。你将会有更多的信息在媒体饲料,细胞流血,跨设备的压力,和细胞生存能力。你得到你的答案,”克拉普补充说。

同一批文化收益率成为次要问题在连续的细胞培养的发展过程。工程师必须考虑合适的保留设备的大小,再循环和细胞的类型和方式去除,如何建立文化和收获之间的安全连接,和媒体/饲料补充。克拉普说,最终目的都是想象的过程将如何看待无论其终端的规模。

给定的常数中补充要求连续文化、生产和储存的营养饲料减少空间和足迹优势连续的细胞培养。处理器必须权衡的优点组成一个大的批处理,或许多小批量调度宪法。

…和更小的

灌注制造规模以外的细胞培养通常是模拟生物处理,或在实验模型的制造是一个目标。开发人员寻找几克的材料特性或临床前研究只需看看批处理。

今天大多数细胞保留系统销售工作在实验室规模以上但很少选择存在下面两或三升卷,已成为事实上的首选的过程开发文化。然而开发人员能够比较容易接受较小的保留设备,操作较低量,降低开发成本与细胞有关,媒体,进一步反馈。

自旋过滤器,使用保留设备向心力驱逐通过膜蛋白,同时保留细胞,做事实上sub-liter规模运作。自旋过滤器已存在多年,供应商仍然卖给他们,在研究实验室和设备仍受欢迎。自旋过滤器的弊端大于好处的公司希望大规模连续的细胞培养,然而。

营销总监约翰•Poppleton Applikon生物技术(加州福斯特城),解释道:“自旋过滤器在超大规模,推断结果超出实验规模是有问题的。它还需要相当多的工作优化,和自旋过滤器堵塞一至三周后使用。这就消除了大部分的优势长期灌注文化。”

由于生产规模上升,生物技术自成一体,在1990年代早期,切向流过滤墨盒,后来中空纤维系统,成为细胞保留设备的选择。“一些真正的突破发生在当时的实际理解,并将这些设备与较小的生物反应器,”克拉普说。“内部和外部过滤器不同尺度下工作得很好,与外部旋转过滤器在运行的优点是可替换的,使用蒸汽流血/块阀门。这克服了filter类型方法的一个主要问题:阻塞。”

与传统的膜基灌注设备Applikon Biosep细胞保留系统是一个防污底的过滤器,依靠声学困细胞溶解分离蛋白产品。Biosep允许连续灌注过程的收获,同时保留设备保持细胞内的生物反应器在理想每毫升1亿个细胞的浓度。

Biosep服务已经难以填补的利基,即非常小规模的灌注细胞培养,已成为支柱的扩大和缩小的研究。除了服务生产灌注每天1000升和试点规模的尺度(200 L /天),Biosep涵盖了低端的发展规模,每天一升的灌流液胞外,求购含媒体。

监视和控制的连续的细胞培养

自动过程控制在所有商业细胞培养是非常可取的,特别是对于动态自适应连续过程。没有常数测量pH值、细胞密度、溶解氧、等,并根据这些参数,自动控制的优化营养饲料,细胞去除,收获率在灌注文化永远不可能发生。

这就是为什么Applikon合并了来自河口的未来电容传感器仪器(阿伯里斯特威斯大学、英国)进入Biosep细胞保留设备。未来措施可行的细胞群内联,从而使灌注细胞培养的自动化。具体来说,未来是用来控制饲料和收获率。

许多传感器,使用或正在开发的连续的文化,开始以批处理模式。Stratophase(汉普郡,英国)一直从事一个闭环,实时,non-sampling系统控制的营养饲料馈料式流程通过其管理员®产品。根据代谢需要管理员供应营养需求。

来自Stratophase首席执行官西蒙指出,与传统的传感器和控制器管理员不依赖传统的pH值测量,溶解氧,细胞密度等,但介质的速度变化的相对折射率作为文化健康的代理。这样做了一定程度的连续性,一般不连续的细胞培养过程。

灌注文化呈现出更复杂的场景中,关键的操作让它会涉及收获(自动通过细胞保留设备)时,细胞流血,媒体/饲料补充。

“运营商的连续过程倾向于依靠离线采样来确定进给速率在接下来的时间内,”来自说。”的决心,说加一升每小时的饲料,不考虑任何实时代谢的变化。在这方面没多大区别馈料式流程。在自适应饲料控制应该显著改善连续处理的输出,并使细胞保持更长时间,在一个更健康、更富有成效的状态。

从系统管理员的角度来看,维护一个稳定状态通过按需喂养不应该比批不同的连续文化。”出现在哪里定位传感器的区别在灌注过程。”

管理员的一个额外的好处是,它是不可知论者,反应容器设计、大小、结构或材料。这是一个优势的扩大和缩小的连续过程,根据采用技术并不总是可靠的预测,甚至成为可能。

安吉洛DePalma是一个自由作家生活在牛顿,新泽西,美国。