Bu içeriği görüntülemek için JoVE aboneliği gereklidir. Oturum açın veya ücretsiz deneme sürümünü başlatın.
Method Article
Burada, otomatik bir mikro-biyoreaktörde deney tasarımı ve ardından hücre hasadı ve protein nicelemi nin bir Protein A sütunu kullanılarak çalıştırılaması için ayrıntılı bir prosedür saklıyız.
Biyoproseslerin istenilen ürünlerin verimini artırmak için optimizasyonu biyofarmasötik endüstrisinde önem taşımaktadır. Bu, gerinim seçimi ve biyoproses parametreleri geliştirilerek elde edilebilir. Shake şişeleri bu amaçla kullanılmıştır. Ancak, pH ve çözünmüş oksijen (DO) gibi proses parametrelerini kontrol etme yeteneğinden yoksundurlar. Bu sınırlama otomatik bir mikro-biyoreaktör yardımıyla aşılabilir. Bu biyoreaktörler daha büyük ölçekte ekimi taklit. Bu sistemin en önemli avantajlarından biri, Deneme Tasarımı'nın (DOE) yazılıma entegre sidir. Bu tümleştirme, birden çok işlem parametresini aynı anda çeşitlendirebileceğiniz bir tasarım oluşturulmasını sağlar. Kritik proses parametreleri ve optimum biyoproses koşulları yazılım içinde analiz edilebilir. Burada sunulan çalışmanın odak noktası, kullanıcıyı yazılımda proses tasarımı ve DOE'nin ekim eki ile dahil edilen adımlarla tanıştırmaktır.
Küresel biyofarmasötik pazarı 2018 yılında 250 milyar doların üzerinde ydi ve sürekli olarak1milyar abd doları hızla genişlemektedir. İlaç şirketleri küçük moleküler ilaçlar üretmekten rekombinant proteinler gibi biyoteknolojik olarak üretilen terapötiklere geçiyorlar. Bu tek başına fazla 150 milyar dolar1gelir sorumludur. Memeli hücreleri artık bu farmasötik rekombinant proteinlerin üretimi için yaygın olarak kullanılmaktadır. Mevcut dönemde, memeli hücreleri tarafından üretilen 68 onaylı ürünler arasında, 57 Çin Hamster yumurtalık hücreleri tarafından üretilmektedir (CHO)2. CHO hücreleri özellikle post-translational değişiklikler gerektiren rekombinant proteinlerin üretimi için kullanılır. Bu hücreler bir süspansiyon büyümek ve bu nedenle bir serum serbest kimyasal olarak tanımlanan orta3,,4çoğaltılabilir sonuçlar etkinleştirmek gibi tercih edilir. CHO hücreleri kullanarak diğer avantajı ürünün glikan yapısı insan monoklonal antikor benzer olmasıdır (mAb) ve gen amplifikasyon nedeniyle daha yüksek rekombinant protein verimi ve spesifik verimlilik sonuçları5.
Rekombinant CHO (rCHO) hücre kültürünün verimi son yirmi yılda yüz kat artmıştır. Bu gelişme proses parametrelerinin optimizasyonu, besleme stratejisi ve serum serbest kimyasal olarak tanımlanan orta6geliştirilmesi atfedilir. Farmasötik ürünlerin gereksinimlerindeki artış ile, üretim sürecinin gelişimi için maliyet ve zaman verimliliği üzerindeki basınç artar7. Ürün kalitesini güvence altına alırken basıncı azaltmak için kalite kalite (QbD) kalite üzerinde ilaç endüstrisinin odak yönlendirmiştir. QbD, ürün üretimini ve süreci anlamak için kullanılır. ObD kullanılan önemli bir araç Deney Tasarımı (DOE). Çeşitli giriş değişkenleri ile ortaya çıkan çıktı verileri arasındaki ilişkiyi ortaya çıkararak sürecin anlaşılmasını artırmaya yardımcı olur. Biyoprosesin optimize etmek için DOE yaklaşımının uygulanması, proses koşullarını asimile etme ve titrek miktarını ve kalitesini artırmada projenin erken aşamalarında yararlıdır. Bu yaklaşım, eski moda strateji ile karşılaştırıldığında yararlıdır: bir faktör-at-a-time (OFAT). Klasik, Shainin veya Taguchi kullanarak DOE istatistiksel yaklaşımlar OFAT8çok daha üstündür.
Süreç ve ortam optimizasyonu shake şişelerinde yapılabilir. Şişeler nispeten ucuzdur. Ancak sıcaklık, pH ve çözünmüş oksijen (DO) gibi parametreleri kontrol etmek mümkün değildir. Bu sakıncaları aşmak için, 0,5 L'den 5 L'ye kadar çok kullanımlı tezgah üstü biyoreaktörler kullanılabilir. Reaktörler kapsamlı bir on-line izleme ve süreç kontrolü sağlar. Ancak, çok kullanımlı biyoreaktör kullanımı zaman ve emek yoğundur. Bu dezavantajları aşmak için, tezgah üstü biyoreaktörün izlenmesi ve shake şişesinin kolay kullanımı nın izlenmesi sürecini birleştiren yeni bir tek kullanımlık biyoreaktör kullanılmaktadır. Yüksek verim tarama sistemi ve tek kullanımlık teknoloji proses performansı ve geliştirme verimliliğini artırmak için katkıda bulunmuştur9.
Bu makalede, otomatik mikro-biyoreaktör (AMBR) yazılımında tarifi yüklemek için kurallar listelenmiştir. Bu deney sırasında farklı karıştırıcı hızlarının ve pH'sının canlı hücre konsantrasyonu (VCC) ve titreşen üzerindeki etkisi incelenmiştir. Deney sonucu ve analizi deney yazılımı MODDE 12 tasarımı ile gerçekleştirilir. Ürün analitiği, Protein A sütunlu yüksek basınçlı sıvı kromatografi (HPLC) sisteminde gerçekleştirilir. MAb'nin Fc bölgesinin yüksek yakınlıklı A proteinine bağlanması prensibine dayanır10,11. Bu yöntemle mAb'yi tanımlamak ve ölçmek mümkündür. Niceleme 280 nm ölçülü elüsyon tepe alanları üzerinde gerçekleştirilir.
1. Kültür Öncesi Prosedürü
NOT: Bu protokol için 1 x 107 hücre/mL canlı hücre konsantrasyonu olan rekombinant CHO DG44 hücreleri kullanılmaktadır.
2. Ana Tarım
3. Tarifi Otomatik Mikro-Biyoreaktör Yazılımında Yazma
NOT: AMBR hücre kültürü yazılımında bir tarif yazmanın iki yolu vardır: sihirbaz kullanılarak veya her adımı el ile ekleyerek oluşturulur. Bu protokolün amacı için sihirbazı kullanan adımlar gösterilir.
4. Otomatik Mikro-biyoreaktörde Yetiştiriciliğin Yürütülmesi
NOT: Aşağıdaki adımlar, yukarıda belirtilen yazılımda yazılan protokol yardımıyla kullanıcı tarafından yürütülür. Adımlar, aksi belirtilmedikçe kullanıcı tarafından gerçekleştirilir.
5. MAb Konsantrasyonu Ölçme
Şekil 1: Protein Tek bir çalışma sırasında farklı aşamaları temsil eden bir kromatogram. Bu rakamın daha büyük bir sürümünü görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.
Bu çalışmada yapılan ekime genel bir bakış Şekil 2'desunulmuştur.
Şekil 2: Kültür istasyonlarındaki pH ve karıştırıcı hız profillerini test etmek için deneysel koşulların şematik gösterimi. Şekil aynı zamanda gemileri yerleştirmek için doğru düzeni temsil eder.
Verimi artırmak için sürecin optimizasyonu biyofarmasötik endüstrisinde çok önemlidir. Shake şişeleri potansiyel olarak zorlanma nın taranması için kullanılabilir; ancak, pH ve DO gibi proses parametrelerinin izlenmesi şişelerde kullanılamaz. Mikro-biyoreaktörler, sürecin sürekli izlenmesine ve kontrol altına alabilmesine olanak sağladıkları için avantaja sahiptirler. Mikro-biyoreaktör bu kontrol döngüleri de daha büyük ölçekli benzer bir durum sağlamak ve böylece, daha büyük ölçekli ...
Yazarların açıklayacak bir şeyi yok.
Yazarlar Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF), Federal Eğitim ve Araştırma Bakanlığı, Almanya ve Sartorius Stedim Biotech GmbH, Almanya Biyoİşleme ekibi, destek için teşekkür etmek istiyorum.
Name | Company | Catalog Number | Comments |
1 mL disposable pipette tips, sterilized | Sartorius Stedim Biotech GmbH | A-0040 | |
200 mM L-glutamine | Corning, Merck | 25-005-CV | |
24 Well deep well plates | Sartorius Stedim Biotech GmbH | A-0038 | |
5 mL disposable pipette tips, sterilized | Sartorius Stedim Biotech GmbH | A-0039 | |
ambr 15 automated microbioreactor system | Sartorius Stedim Biotech GmbH | 001-2804 | |
ambr 15 Cell Culture 24 Disposable Bioreactors - Sparged | Sartorius Stedim Biotech GmbH | 001-1B86 | |
Antifoam C Emulsion | Sigma-Aldrich, Merck | A8011 | |
Bottle Top Sterile filter | Corning, Merck | CLS431474 | 0.1 μm pore size |
CEDEX Detergent (3% Mucosol) | Roche Innovatis AG | 05-650-658-001 | |
Cell counter | Roche Innovatis AG | 05-650-216-001 | CEDEX HiRes |
CHO DG44 cell line | Cellca, Sartorius Stedim Biotech GmbH | ||
CHOKO Feed Media A (FMA) | Sigma-Aldrich, Merck | CR80025 | |
CHOKO Feed Media B (FMB) | Sigma-Aldrich, Merck | CR80026 | |
CHOKO Production Medium | Sigma-Aldrich, Merck | CR80027 | |
CHOKO Stock Culture Meium | Sigma-Aldrich, Merck | CR80028 | |
Chromaster high pressure liquid chromatography system | VWR International | ||
Conical Centrifuge tube | Corning, Merck | SIAL0790 | |
Ethanol | Merck | 1070179026 | |
Glycine | Carl Roth | 56-40-6 | |
HPLC Vials | VWR International | SUPLSU860181 | |
PBS | Sigma-Aldrich,Merck | P4417 | |
Protein A Column | Thermo Fisher Scientific | 1502226 | POROS™ A 1.7 mL |
Sodium chloride | Sigma-Aldrich,Merck | 7647-14-5 | |
Sodium phosphate dibasic anhydrous | Sigma-Aldrich,Merck | 7558-79-4 | |
Trypan Blue | VWR International | VWRVK940 | |
YSI | YSI Inc | 2900D | YSI 2900 Select |
Bu JoVE makalesinin metnini veya resimlerini yeniden kullanma izni talebi
Izin talebiThis article has been published
Video Coming Soon
JoVE Hakkında
Telif Hakkı © 2020 MyJove Corporation. Tüm hakları saklıdır