Name: use of high-throughput automated microbioreactor system for production of model igg1 in cho cells
Uploaded: 2018-09-28T13:00:00
Duration: 8 min 15 s
Description: Watch this Scientific Journal Video about Use of High-Throughput Automated Microbioreactor System for Production of Model IgG1 in CHO Cells at JoVE.com

Forfatterne vil gerne takke Scott Lute for den analytiske støtten. Delvis interne finansiering og støtte til dette arbejde blev leveret af CDER kritisk sti Program (CA #1-13). Dette projekt blev delvist understøttet af en udnævnelse til programmet praktik/forskning deltagelse på kontoret af bioteknologiske produkter, US Food and Drug Administration, administreret af Oak Ridge Institut for videnskab og uddannelse gennem en tværinstitutionelle aftale mellem den amerikanske Department of Energy og FDA.

<ol>
	<li>K&#246;hler, G., Milstein, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Continuous+cultures+of+fused+cells+secreting+antibody+of+predefined+specificity.">Continuous cultures of fused cells secreting antibody of predefined specificity.</a> Nature. 256, 495-497 (1975).</li><li>Buss, N. A., Henderson, S. J., McFarlane, M., Shenton, J. M., de Haan, L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Monoclonal+antibody+therapeutics:+history+and+future.">Monoclonal antibody therapeutics: history and future.</a> Current Opinion in Pharmacology. 12 (5), 615-622 (2012).</li><li>Jakobovits, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Production+of+fully+human+antibodies+by+transgenic+mice.">Production of fully human antibodies by transgenic mice.</a> Current Opinion in Biotechnology. 6 (5), 561-566 (1995).</li><li>Maksimenko, O. G., Deykin, A. V., Khodarovich, Y. M., Georgiev, P. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Use+of+Transgenic+Animals+in+Biotechnology:+Prospects+and+Problems.">Use of Transgenic Animals in Biotechnology: Prospects and Problems.</a> Acta Naturae. 5 (1), 33-46 (2013).</li><li>Jayapal, K. P., Wlaschin, K. F., Hu, W., Yap, M. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Recombinant+protein+therapeutics+from+CHO+cells-20+years+and+counting.">Recombinant protein therapeutics from CHO cells-20 years and counting.</a> Chemical Engineering Progress. 103 (10), 40 (2007).</li><li>Velugula-Yellela, S. R., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Impact+of+media+and+antifoam+selection+on+monoclonal+antibody+production+and+quality+using+a+high+throughput+micro-bioreactor+system.">Impact of media and antifoam selection on monoclonal antibody production and quality using a high throughput micro-bioreactor system.</a> Biotechnology Progress. , (2017).</li><li>Foltz, I. N., Karow, M., Wasserman, S. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Evolution+and+Emergence+of+Therapeutic+Monoclonal+Antibodies.">Evolution and Emergence of Therapeutic Monoclonal Antibodies.</a> Circulation. 127 (22), 2222-2230 (2013).</li><li>Kondragunta, B., Drew, J. L., Brorson, K. A., Moreira, A. R., Rao, G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Advances+in+clone+selection+using+high-throughput+bioreactors.">Advances in clone selection using high-throughput bioreactors.</a> Biotechnology Progress. 26 (4), 1095-1103 (2010).</li><li>Altamirano, C., Paredes, C., Cairo, J., Godia, F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Improvement+of+CHO+cell+culture+medium+formulation:+simultaneous+substitution+of+glucose+and+glutamine.">Improvement of CHO cell culture medium formulation: simultaneous substitution of glucose and glutamine.</a> Biotechnology Progress. 16 (1), 69-75 (2000).</li><li>Selvarasu, S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Combined+in+silico+modeling+and+metabolomics+analysis+to+characterize+fed-batch+CHO+cell+culture.">Combined in silico modeling and metabolomics analysis to characterize fed-batch CHO cell culture.</a> Biotechnology and Bioengineering. 109 (6), 1415-1429 (2012).</li><li>Seth, G., Ozturk, S., Zhang, C., Hu, W. -. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Cell Culture Bioprocess Engineering. , 97-126 (2012).</li><li>McKeehan, W. M. K., Ham, R., Ham, R., Waymouth, C., Chapple, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> The Growth Requirements of Vertebrate Cells In vitro. , 223-243 (1981).</li><li>Jordan, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Cell+culture+medium+improvement+by+rigorous+shuffling+of+components+using+media+blending.">Cell culture medium improvement by rigorous shuffling of components using media blending.</a> Cytotechnology. 65 (1), 31-40 (2013).</li><li>Castro, P. M. L., Hayter, P. M., Ison, A. P., Bull, A. T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Application+of+a+statistical+design+to+the+optimization+of+culture+medium+for+recombinant+interferon-gamma+production+by+Chinese+hamster+ovary+cells.">Application of a statistical design to the optimization of culture medium for recombinant interferon-gamma production by Chinese hamster ovary cells.</a> Applied Microbiology and Biotechnology. 38 (1), 84-90 (1992).</li><li>Liu, C. -. H., Chu, I. M., Hwang, S. -. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Factorial+designs+combined+with+the+steepest+ascent+method+to+optimize+serum-free+media+for+CHO+cells.">Factorial designs combined with the steepest ascent method to optimize serum-free media for CHO cells.</a> Enzyme and Microbial Technology. 28 (4-5), 314-321 (2001).</li><li>Parampalli, A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Developement+of+serum-free+media+in+CHO-DG44+cells+using+a+central+composite+statistical+design.">Developement of serum-free media in CHO-DG44 cells using a central composite statistical design.</a> Cytotechnology. 54 (1), 57-68 (2007).</li><li>Hsu, W. -. T., Aulakh, R. P., Traul, D. L., Yuk, I. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Advanced+microscale+bioreactor+system:+a+representative+scale-down+model+for+bench-top+bioreactors.">Advanced microscale bioreactor system: a representative scale-down model for bench-top bioreactors.</a> Cytotechnology. 64 (6), 667-678 (2012).</li><li>Janakiraman, V., Kwiatkowski, C., Kshirsagar, R., Ryll, T., Huang, Y. -. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Application+of+high-throughput+mini-bioreactor+system+for+systematic+scale-down+modeling,+process+characterization,+and+control+strategy+development.">Application of high-throughput mini-bioreactor system for systematic scale-down modeling, process characterization, and control strategy development.</a> Biotechnology Progress. 31 (6), 1623-1632 (2015).</li><li>Kim, B. J., Diao, J., Shuler, M. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Mini-scale+bioprocessing+systems+for+highly+parallel+animal+cell+cultures.">Mini-scale bioprocessing systems for highly parallel animal cell cultures.</a> Biotechnology Progress. 28 (3), 595-607 (2012).</li><li>Legmann, R., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+predictive+high-throughput+scale-down+model+of+monoclonal+antibody+production+in+CHO+cells.">A predictive high-throughput scale-down model of monoclonal antibody production in CHO cells.</a> Biotechnology and Bioengineering. 104 (6), 1107-1120 (2009).</li><li>Sch&#228;pper, D., Alam, M. N. H. Z., Szita, N., Lantz, A. E., Gernaey, K. V. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Application+of+microbioreactors+in+fermentation+process+development:+a+review.">Application of microbioreactors in fermentation process development: a review.</a> Analytical and Bioanalytical Chemistry. 395 (3), 679-695 (2009).</li><li>Hegab, H. M., ElMekawy, A., Stakenborg, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Review+of+microfluidic+microbioreactor+technology+for+high-throughput+submerged+microbiological+cultivation.">Review of microfluidic microbioreactor technology for high-throughput submerged microbiological cultivation.</a> Biomicrofluidics. 7 (2), 021502 (2013).</li><li>Rameez, S., Mostafa, S. S., Miller, C., Shukla, A. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=High-throughput+miniaturized+bioreactors+for+cell+culture+process+development:+Reproducibility,+scalability,+and+control.">High-throughput miniaturized bioreactors for cell culture process development: Reproducibility, scalability, and control.</a> Biotechnology Progress. 30 (3), 718-727 (2014).</li><li>Xu, P., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Characterization+of+TAP+Ambr+250+disposable+bioreactors,+as+a+reliable+scale-down+model+for+biologics+process+development.">Characterization of TAP Ambr 250 disposable bioreactors, as a reliable scale-down model for biologics process development.</a> Biotechnology Progress. 33 (2), 478-489 (2017).</li><li>Delouvroy, F., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Evaluation+of+the+advanced+micro-scale+bioreactor+(ambr&#8482;)+as+a+highthroughput+tool+for+cell+culture+process+development.">Evaluation of the advanced micro-scale bioreactor (ambr&#8482;) as a highthroughput tool for cell culture process development.</a> BMC Proceedings. 7 (6), 1-3 (2013).</li><li>Kelly, W., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Optimizing+performance+of+semi-continuous+cell+culture+in+an+ambr15+microbioreactor+using+dynamic+flux+balance+modeling.">Optimizing performance of semi-continuous cell culture in an ambr15 microbioreactor using dynamic flux balance modeling.</a> Biotechnology Progress. , (2017).</li></ol>

Disclaimer: Denne publikation afspejler synspunkter af forfatteren og skal ikke fortolkes til at repræsentere FDAS synspunkter eller politikker.

Kører automatiseret mikro bioreaktor systemet ordentligt og omfatter effektivt rettidig gennemførelse af flere automatiserede trin. En af de vigtigste dele af kører systemet programmeringssoftware. Hvis der er nogen fejl under skrivning af programmet, vil der være alvorlige fejl i det eksperiment, der kan medføre uventede ændringer i den proces, fodring strategi, prøvetagningsmetode eller endelige produktkvalitet, som kan medføre, at resultaterne af undersøgelsen. Et andet vigtigt aspekt af kører systemet er at placere og stramme klemme plade korrekt for at sikre ordentlig kontrol. Den mest almindelige betegnelse at klemme plade har strammet ujævnt er uventet variationer i målinger for fartøjer på 1, 6, 7 og 12 (hjørne reaktortanke). Samlede angiver ustabilitet en lempelse af pakninger på fjorden gasledninger i klemme plader. Dette scenario kan hindre, at nå sætpunkt. En anden fælles faldgrube at undgå, når du starter et eksperiment er at lade cellerne sidder for længe under trinnet podning, forårsager dem til at slå sig ned. Jo mindre tid cellerne bruger mødet, skader jo mindre chance er at gradvist lavere inokulum celletal er tilføjet kronologisk reaktoren fartøjer, som kan fremkalde betydelige bias, uforvarende undersøgelsens resultater. Det er bedre at podes i flere faser, podes dvs hver kultur station efter hinanden med pause trin i mellem så cellerne ikke sidder i podning plade i mere end 15 minutter.
Vedrørende den daglige brug, vedligeholdelse af steriliteten er afgørende. Selv om systemet er i en biologisk sikkerhed kabinet, sterilitet ikke er sikret på grund af hyppige bevægelse ind og ud af hætten. Derfor skal alt, der går i hætten sprøjtes med 70% IPA. For det andet er det vigtigt at sikre, at minimal skumdannelse opstår under kultur; medierne kan tilstoppe gasning og udstødning linjer, fører til skader på klemme plade og endda grundlæggende komponenter nedenfor. Forebyggende anti-skum tilføjelse trin er afgørende i enhver mikro bioreaktor programdesign. I tilfælde af en "skum ud af" det ville være gavnligt at følge producenter rengøring protokol og kan forhindre permanent beskadigelse af klemme plader. Alternativt, brug af ikke-sparged fartøjer kan være gavnligt for lavere celle tætheder eller, når der køres i batchtilstand, som højere overflade til volumen-forholdet muliggør effektiv ilt selv med manglen på en sparger. Ikke-sparged fartøjer kan dog ikke være nyttigt for høj cellekulturer tæthed eller perfusion som hoved rummet er utilstrækkelig til at holde med kulturer stigende forbrug af ilt.
Der er mange fordele, som microbioreactor systemet, da det giver flere kontrollerede kulturer skal køres parallelt på en lille skala med større kontrol end ryste kolber. 17 derfor, systemet letter gennemførelsen af screening studies, gør, høje overførselshastighed klon undersøgelser og Transfektion undersøgelser. Automatiseret flydende håndtering reducerer også analytiker til analytiker variabilitet og samtidig minimere trættende og tidskrævende arbejde for uddannet personale. Mens der er flere fordele ved systemet, er der flere vigtige ulemper, der bør overvejes. Først, en kultur volumen på 15 mL væsentligt begrænser i proces prøvetagning og sidste høst materiale og flere alternative små bioreaktorer (op til 500 mL) har for nylig blevet tilgængelige. En nylig avancement til systemet er integrationen af den automatiserede mikroskala bioreaktor med BioProfile FLEX 2 analyzer fra Nova biomedicinsk, der afbøder i processen-prøvetagning spørgsmålet ved at reducere sample volumen for celle tæthed og næringsstof analyse . Fordele kan omfatte hurtig opsætning og stort set ingen rengøring førende driftsmæssige besparelser, men omkostningerne ved engangs enheder bør overvejes for lange sigt projekter, som det kan være dyrere at købe enheder end de genanvendelige konventionelle systemer.
Metoden drøftet i dette papir er primært egnet til batch mode cellekultur, men kan ændres alt efter behov af brugeren. Hver kultur station har uafhængig kontrol af temperatur, mens og pH kan varieres på niveau med individuelle reaktortanke. Sartorius tilbyder også DoE planlægning software designet specielt til at tillade eksperimenter til at være skræddersyet til mikro bioreaktor system. Storstilet DoE undersøgelser ved hjælp af den nye DoE software leveret af fabrikanten kan hjælpe i medier og supplere optimering. Selv om ikke bruges her, microbioreactor systemet også giver mulighed for fed-batch undersøgelser. Systemet har ikke endnu blevet optimeret til perfusion cellekulturer. Der har imidlertid været begrænsede undersøgelser og forsøg at efterligne perfusion celle kultur operation i det nuværende mikro bioreaktor system. 26 denne metode kan ændres til at efterligne højdensitet perfusion kulturer af celle afregning. Ved at variere højden som pipette er indsat i reaktoren og ved at optimere bilægge tid kan medierne fjernet og genopfyldes til spejl overfloden tilstand af kultur. Der er nye produkter i denne udvikling område, der kan fungere bedre end systemet præsenteres her evt perfusion tilstand af kultur.
I Resumé, denne undersøgelse viser brugen af automatiseret mikro-bioreaktorer og tilhørende analytiske for CHO celle kultur operationer til at producere og karakterisere en model IgG1 monoklonalt antistof. Det fremhæver rollespil små micro-bioreaktorer i bioproces fremstilling og deres indvirkning på celle kultur udvikling og medier screening. Mens der er mange fordele ved at bruge en automatiseret lille skala system, for at fuldt ud for at realisere deres fordele behandle forståelse og analytiske karakterisering er bydende nødvendigt. Denne undersøgelse giver brugeren med en retningslinje for ved hjælp af en automatiseret mikroskala reaktor system, der kan være udviklet og forbedret pr. individuel forskningsbehov.

Monoklonale antistoffer (papagøjesyge) blev første gang produceret i mus hybridom celler i 19751. Siden da er sket en stigning i udvikling af rekombinante protein produktion at menneskeliggøre mAbs stigning i vivo sikkerhed og effektivitet2,3,4. De fleste af rekombinante protein produktionsprocesser ansætte kinesisk Hamster ovarie (CHO) celler for den lethed, hvormed de kan tilpasses til serum frie medier, deres evne til at producere proteiner med lignende posttranslationelle modifikationer som en medfødt menneskelig protein og deres pålidelighed som vært celler5,6.
Efterspørgslen er stigende til at levere produktet hurtigere, og for større patientgrupper med ensartet kvalitet. Ud over de økonomiske fordele, er repertoire af sygdomme behandles af mAbs stigende, som nu omfatter autoimmune sygdomme, efter transplantation komplikationer, gigt og kræft7. Gennemsnitlige udbytter for moderne kommercielle mAb produktionslinjer er typisk i intervallet 5-6 g/l og fortsætte med at stige5. Dette er dels opnået gennem CHO celle engineering og forbedret produktionslinje screening ved hjælp af høj overførselshastighed bioreaktorer8. Dog har de fleste stigninger i protein produktion blevet tilskrevet for at behandle forbedringer, herunder fremskridt i media optimering, celle kultur betingelser, og forbedret fodring strategier7,9,10. Næringsstof tilskud er afgørende ikke kun for ordentlig cellevækst men også for effektiv produktion af høj kvalitet protein. Derudover kræver celler støkiometriske tilsætning af specifikke næringsstoffer, som kræver yderligere forståelse for fodring strategi optimering6,11. Traditionelle optimering metoder omfatter individuelle medier komponent titrering og medier blanding med blandingen designs. Men disse metoder er tidskrævende, labor intensiv, og indebærer risici i forbindelse med menneskelige fejl12,13.
Media optimering undersøgelser tidligere påberåbt sig ryste kolber og 1-2 L bioreaktorer, som kan være uoverkommeligt dyre råvarer og menneskelig kapital. Mikroplader er også blevet brugt, men disse metoder giver begrænset skalerbarhed. Dette kan desuden stadig kræve flere tidskrævende kørsler, at indfører batch til batch variationer, som forplumrer den CQA variation forårsaget af medierne sammensætning og fodring strategi14,15,16. Således er behovet for høj overførselshastighed og meget konsekvent parallelle bioreaktor systemer opstået17,18,19,20.
Med den betydelige udgift forbundet med driften af traditionelle bænkstørrelse bioreaktorer (0,5-5 L), microbioreactors tilbyder en omkostningsbesparende alternativ for vurderingen af produktionen af biologisk fremstillet narkotika. 21 bænkstørrelse rørte tank bioreaktorer er pålidelig og giver tætte data via sensorisk arrays. Feedback kontrolsystemer giver mulighed for nem tilsyn med driften. Dog gør den forsamling, kalibrering, rengøring, lønomkostninger, substrat omkostninger og sterilisation krav bænkstørrelse rørte tank bioreaktorer dyrt og arbejdskrævende at operere. Ryste kolber og mikrotiter plader fjerne nogle af omkostningerne og labor problemer forbundet med større skala bioreaktorer, men disse alternativer giver svage kontrol over forarbejdning betingelser og producere lavdensitet data, ofte kun end-point målinger. 22
Alternativt, microbioreactors udnytte en lille arbejdsgruppe volumen for at give en skala-nede tilgang til cellelinie og upstream procesudvikling. Omfanget af microbioreactor eksperimenter kan signifikant fald løbende omkostninger gennem lavere udnyttelse af magt, substrat, labor, plads og hjælpeprogrammer. 23 Microbioreactors er ligesom ryste kolber, de er nemme at håndtere på grund af deres størrelse, men de bevare fordelene ved traditionelle bænkstørrelse bioreaktorer gennem deres online feedback kontrol af pH, temperatur, opløst ilt og syre/base forbrug samt deres real-time data output af kvalitetsparametre herunder off gas sammensætning. Microbioreactor skala giver mulighed for høj overførselshastighed screening evne, som kan være nyttige for klon udvælgelse og proces udvikling. 24
Avanceret mikroskala bioreaktor har vist sig at være et effektivt redskab til CHO celle kultur proces karakterisering og udvikling18. Heri, en automatiseret ambr15 system, bestående af 48 microbioreactors parallelt, der har vist sig at være sammenlignelig med klassisk rørte tank reaktorer i skala op undersøgelser,25 blev brugt på en måde, der svarer til forudgående arbejde, at optimeret medierne sammensætning til en CHO-DG44 cellelinje producerer en model kimære IgG16. Virkningerne af varierende media betingelser på vækst og titer blev sammenlignet, og analyseret. I dette papir er blevet præsenteret en generel retningslinje at køre i microbioreactor system og analyse af rå medier prøver.

<table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0" style="width:899px;" width="898">
	<colgroup>
		<col />
		<col />
		<col />
		<col />
	</colgroup>
	<tbody>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;width:373px;">CHO DG44 Cell Line</td>
			<td style="width:191px;">Invitrogen</td>
			<td style="width:157px;">A1100001</td>
			<td style="width:177px;"></td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;">ambr 15 automated microbioreactor system</td>
			<td>Sartorius</td>
			<td>001-2804</td>
			<td>automated micro bioreactor</td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;">ambr 15 Cell Culture 24 Disposable Bioreactors - Sparged</td>
			<td>Sartorius</td>
			<td>001-2B80</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;">1 mL disposable pipette tips, sterilized</td>
			<td>Sartorius</td>
			<td>A-0040</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;">5 mL disposable pipette tips, sterilized</td>
			<td>Sartorius</td>
			<td>A-0039</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;">24 Well deep well plates</td>
			<td>Sartorius</td>
			<td>A-0038</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;">1 Well plates</td>
			<td>Sartorius</td>
			<td>A-0068</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;">Vi-Cell XR cell counter</td>
			<td>Beckman Coulter</td>
			<td>731050</td>
			<td>automated cell counter</td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;">EX-CELL&#160;Antifoam (gamma irradiated)</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>59920C-1B</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;">CD OptiCHO AGT Medium</td>
			<td>Thermo Fisher Scientific</td>
			<td>A1122205</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;">200 mM L-glutamine</td>
			<td>Corning</td>
			<td>25-005-CV</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;">100X Penicillin/Streptomycin</td>
			<td>Corning</td>
			<td>30-001-CI</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;">125 mL F-Bottom Shake Flasks (Sterile, Vented)</td>
			<td>Fisher Scientific</td>
			<td>PBV12-5</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;">125 mL glass Spinner Flasks</td>
			<td>Corning Life Sciences Glass</td>
			<td>4500-125</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;">250 mL PP Conical Centrifuge Tubes (Sterile)</td>
			<td>Nalgene (Thermo Scientific)</td>
			<td>376814</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;">TC20 Automated Cell Counter</td>
			<td>BioRad Laboratories, Inc.</td>
			<td>1450103</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;">Trypan Blue</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>T8154</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;">10x PBS</td>
			<td>Corning</td>
			<td>46-013-CM</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;">BioProfile FLEX Analyzer</td>
			<td>Nova Biomedical</td>
			<td>49418</td>
			<td>Nutrient Analyzer</td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;">Octet Red 96</td>
			<td>Pall Fort&#233;Bio&#160;</td>
			<td>99-0042</td>
			<td>Protein A Biosensor</td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;">Protein A Dip and Read Biosensors</td>
			<td>Pall Fort&#233;Bio&#160;</td>
			<td>18-5010</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;">Polypropylene 96-well Microplate, F-bottom, Chimney-style, Black</td>
			<td>Greiner Bio-One</td>
			<td>655209</td>
			<td></td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

use of high-throughput automated microbioreactor system for production of model igg1 in cho cells

Automatiseret mikroskala bioreaktorer (15 mL) kan være et nyttigt redskab for celle kultur ingeniører. De lette samtidige gennemførelsen af en lang række eksperimentelle betingelser samtidig minimere potentielle proces variabilitet. Anvendelser af denne tilgang omfatter: klone screening, temperatur og pH forskydninger, medier og supplement optimering. Desuden er lille reaktor diskenheder befordrende for store Design af eksperimenter, der undersøger en række betingelser. Dette giver mulighed for opstrøms processer skal optimeres betydeligt før skala-up hvor eksperimenter er mere begrænset i omfang på grund af tid og økonomiske begrænsninger. Automatiseret mikroskala bioreaktor systemer tilbyder forskellige fordele i forhold til traditionelle små celle kultur enheder, såsom ryste kolber eller spinner kolber. Under pilotstørrelse skal proces udvikling betydelige pleje tages til at sikre, at disse fordele er realiseret. Når kører med omhu, systemet kan aktivere højt niveau automation, kan programmeres til at køre DOES med et højere antal variabler og kan reducere prøvetagningstid når de integreres med et næringsstof analyzer eller celle counter. Integration af ekspert-afledte heuristik præsenteres her, med aktuelle automatiseret mikroskala bioreaktor eksperimenter kan minimere fælles faldgruber, der hindrer meningsfulde resultater. I ekstremt, kan undladelse af at overholde de principper, der er lagt ud her føre til udstyr skader som kræver dyre reparationer. Derudover har microbioreactor systemer lille kultur diskenheder vanskeliggør karakterisering af celle kultur betingelser. Antallet og mængden af prøver taget i processen i batch mode kultur begrænses som drift diskenheder ikke kan falde til under 10 mL. Denne metode vil diskutere fordele og ulemper ved individuel bioreaktor systemer.

Overvåge kritiske parametre og andre celle kultur parametre i hele cellekulturer operation er et vigtigt aspekt i diagnostikprodukter. Celle counter og næringsstof analyzer blev brugt til at kvantificere fem attributter, der karakteriserer cellevækst, næringsstof forbrug og biprodukt dannelse. Celle tæller blev fremstillet dagligt for alle kultur betingelser. Den gennemsnitlige levedygtige celle tætheder og viabilities er som det ses i figur 3 sammen med deres ±1 SD interval. Næringsstof og biprodukt profiler vises også med ±1 SD interval gennem den stationære fase kulturer. Hældningen af denne profil repræsenterer den gennemsnitlige glukose og glutamin forbrug og laktat produktion, priser. Samlet, disse resultater viser gennemførligheden af overvågning disse attributter i microbioreactor systemet. og kapacitet af microbioreactor systemet til at opretholde disse parametre, inden for en stram vifte.
Den samlede produktivitet i cellekulturer var kvantificeres ved hjælp af en proteinA biosensor system efter høstede celle Kulturmedier blev vedtaget gennem et 0,22 micron PVDF filter. Den specifikke produktivitet pr. celle varierede fra 0.87 pg/celle-d til 1,15 pg/celle-d som det ses i figur 4. Baseret på disse resultater kan blive undersøgt en lang række betingelser for at vælge medier sammensætning og foderstrategier, at Maksimer mængden af protein produceret for en minimal investering i eksperimentelle procedurer.
<img alt="Figure 1" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/58231/58231fig1.jpg"> Figur 1 : Layout af microbioreactor systemet med 4 kultur stationer (CS) at have 12 reaktortanke hver. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/58231/58231fig1large.jpg" target="_blank">Venligst klik her for at se en større version af dette tal.</a> 
<img alt="Figure 2" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/58231/58231fig2.jpg"> Figur 2 : Eksempel prøve plade set-up for en grundlæggende kvantitering med regenerering eksperiment på proteinA biosensor system. række 1 (rød "R") er forbeholdt referenceprøve (dvs. matrix fraværende analysand); række 2 (aquamarine) er et sæt af standarder (koncentrationer er i µg/mL); rækker 3 og 4 (orange) er sæt af lave og høje positive kontroller ("PL" og "PH," henholdsvis); rækker 5-10 (lilla) indeholder ukendte prøver; rækker 11 og 12 (grey) er program-standard positioner for regenerering ("R") og neutralisering ("N") buffere. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/58231/58231fig2large.jpg" target="_blank">Venligst klik her for at se en større version af dette tal.</a> 
<img alt="Figure 3" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/58231/58231fig3.jpg"> Figur 3 : en) gennemsnitlig levedygtige celle tæthed og levedygtighed profiler over en alder af en batch. ± 1 SD er også vist at angive stram kontrol af cellevækst i microbioreactor systemer. b) gennemsnitlige ernæringsprofil for glucose samt glutamin og den gennemsnitlige biprodukt profil for laktat. ± 1 SD er også vist at angive stram kontrol over medierne sammensætning i microbioreactor systemer. (N = 3, alle betingelser blev kørt i tre eksemplarer). <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/58231/58231fig3large.jpg" target="_blank">Venligst klik her for at se en større version af dette tal.</a>
<img alt="Figure 4" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/58231/58231fig4.jpg"> Figur 4 : Repræsentative box-plot af gennemsnitlige specifikke produktiviteten af de forskellige medier betingelser. (N = 3, alle betingelser blev kørt i tre eksemplarer) <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/58231/58231fig4large.jpg" target="_blank">Venligst klik her for at se en større version af dette tal.</a>

Watch this Scientific Journal Video about Use of High-Throughput Automated Microbioreactor System for Production of Model IgG1 in CHO Cells at JoVE.com

Use of High-Throughput Automated Microbioreactor System for Production of Model IgG1 in CHO Cells

Brug af høj overførselshastighed automatiseret Microbioreactor System for produktion af Model IgG1 i CHO celler

En detaljeret protokol for samtidige gennemførelsen af 48 parallelle cellekulturer under varierede forhold i et microbioreactor system er præsenteret. Celle kultur proces, høst og efterfølgende antistof titer analyse er beskrevet.

Automated microscale bioreactors (15 mL) can be a useful tool for cell culture engineers. They facilitate the simultaneous execution of a wide variety of ...

Denne metode kan hjælpe med at besvare nogle af de vigtige spørgsmål inden for bioprocesfremstilling vedrørende aspekter af cellelinjekarakterisering og mægle og procesoptimering. Fordelene ved denne teknik er, at det giver større kontrol i shake kolber og giver mulighed for automatisering og udførelsen af et stort antal små undersøgelser for hurtig datagenerering. Demonstrere proceduren vil være, Sai Rashmika Velugula og Casey Kohnhorst, forskningsstipendiater i mit laboratorium.Begynd med at nedsænke en bestand modbydelig på tre gange 10 til den syvende viser celler pr milliliter frysende medium i en 37 grader Celsius vandbad. Når der kun er en lille splint af is tilbage, pipetes forsigtigt den hurtigt optøede celleaffjedring et par gange og overføre en milliliter celler til en steril 125 milliliter udluftet shake kolbe indeholdende 29 milliliter OptiCHO medium. Kolben anbringes i en cellekulturinkubator ved 37 grader Celsius og 8 % CO2 med rystelser 130 omdr./min.Underkulning af cellerne efter 72 timer i 100 milliliter frisk 37 grader Celsius medium i en 125 milliliter spinner kolbe for en anden 72 timers inkubation ved 37 grader Celsius og 8% CO2 ved omrøring ved 70 RPM. På den tredje dag i subkulturen tilsættes frisk forvardt medium til spinnerkolben for at bevare cellerne på mindst 90 % levedygtighed for en sidste 24 timers kultur. Næste morgen skal du klikke på ikonet for fjernskrivebord, og klik på Opret forbindelse.Når fjernskrivebordet er tilsluttet, skal du åbne celletællersoftwaren og installere en ny Reagent Pak. Tøm derefter Trypan Blue-affaldet, og prim på systemet. Derefter skal du minimere fjernforbindelsen og åbne mikrobioreaktorsoftwaren ved hjælp af et eksisterende eksperiment som skabelon for at skabe et nyt eksperiment.Før du starter en løbetur, skal du definere de plader, der anvendes under løbet i efterligne del af softwaren og placere 12 sterile kultur fartøjer i hver kultur station. Anlærg autoklaverede klemmeplader oven på karret, og anvend rørepladerne oven på klemmepladerne, og sørg for, at hver stift er forsvarligt indsat. Derefter fastgør klemmepladerne med skruerne og nobs forudsat.For at starte systemet scanne stregkoden med hver kultur fartøj. Systemet vil initialisere og kontrollere, om de relevante fartøjer er til stede. Temperaturreguleringen indstilles til 37 grader Celsius og omrøringen til 1.000 omdr./min. og tændes for PH-skærmen for opløst ilt.Derefter skal du udføre det mellemste opladningsprogram. Når hele mediet er blevet lastet, vil der blive tilsat 35 mikroliter EX-CELL Antifoam fra Antifoam-pladen til kulturbeholderne. Efter 30 minutter begynder registreringen af opløst ilt og PH i kulturmediet, så den opløste ilt kan nå et setpunkt på 50%Efter den opløste iltækvilibrering tændes baggrundsbasen for at opnå et PH-setpunkt på 7.1 for alle dyrkerfartøjerne.Næste morgen udføres det pausede PH-trin, og hele indholdet af spinnerkolben overføres til et sterilt 250 milliliter konisk rør til centrifugering. Opslæm pellet i nok frisk medium, at den endelige tæthed vil være en gange 10 til den sjette CHO celler pr milliliter efter tilsætning af inoculum til kultur fartøjer og tilsæt de suspenderede celler i de relevante brønde af en steril låg 24 godt plade. Tilsæt tre milliliter inoculum til hver brønd og læg inokulumpladen på det udpegede skrivebord inde i emhætten.Lad derefter kulturfartøjerne ligevægte i mindst en time og indlede de fem EX-CELL-taltrin i programmet. Til daglig næringsstof- og metabolitanalyse på dag to anbringes prøveglasholderpladerne på deres udpegede dæk, og de åbne mikrocentrifugerør indlæses i de relevante holdere. Derefter placere prøverne i analysatoren bakken, at udføre næringsstof analyse.For at afslutte løbet først slukke temperaturkontrol efterfulgt af omrøring. Stop den opløste oxygen-PH-kontrol og baggrundsbasetilsætninger, alle de andre kontroller og systemmonitoren. Skru klemmen af, og rør pladerne af, fjern kulturbeholderne, og skru tørrepladerne ind i kulturstationen.Derefter udføre de to timers tørring cyklus på programmet;klikke stop i bioreaktoren software, når tørring cyklus er færdig. At høste cellerne overfører cellekulturvæsken fra reaktorbeholderne til tilsvarende koniske rør til centrifugering og filtrerer supernatanterne gennem sterile 0,22 mikrometer PVDH-filtre. Derefter overføres en milliliter af hver steril cellekultur supernatant til individuelle 1,5 milliliter mikrocentrifugerør til negativ 20 grader Celsius opbevaring indtil titer analyse.For at måle IgG-titerne af prøverne skal du først tænde for biosensorsystemet til proteinhjælp. Når lampen har varmet i mindst en time, skal prøverne bringes i lige til stuetemperatur, og der skal være én proteinhjælpespids pr. prøve i frisk cellemedium i mindst 30 minutter. Derefter indstilles pladetemperaturen til 26 grader Celsius.Læg prøverne ind i systemet, og kør analysen ved hjælp af standard høj følsomhed assay med regenerering i dataindsamlingen software. Ved hjælp af den integrerede celletæller kan den gennemsnitlige levedygtige celletæthed og vi evner opnås dagligt for alle kulturforhold. Ved hjælp af næringsstof analysator kan vi også få næringsstof og biprodukt profiler viser muligheden for at overvåge disse attributter i mikrobio reaktorsystem.Endvidere kan cellekulturens samlede produktivitet under de forskellige kulturforhold kvantificeres ved hjælp af biosensorsystemet til proteinstøtte, som påvist. Under forsøg på denne procedure er det vigtigt at huske, at protokollen kun fungerer, hvis programmeringen udføres korrekt, hvilket sikrer rettidig udførelse af protokoltrin med minimale fejl. Efter denne procedure andre metoder som: flydende kromatografi, massespektrometri, og multi-vinkel lys spredning kan udføres for at besvare yderligere spørgsmål vedrørende de fysiske og kemiske egenskaber af det fremstillede produkt.

Research

JoVE Journal

Bioengineering

Polymer Microarrays for High Throughput Discovery of Biomaterials

The discovery of novel biomaterials that are optimized for a specific biological application is readily achieved using polymer microarrays, which allows a ...

Cultivation of Mammalian Cells Using a Single-use Pneumatic Bioreactor System

Dyrkning af pattedvrceller hjælp af en enkelt brug Pneumatic bioreaktorsystem

Recent advances in mammalian, insect, and stem cell cultivation and scale-up have created tremendous opportunities for new therapeutics and personalized ...

Use of a High-throughput In Vitro Microfluidic System to Develop Oral Multi-species Biofilms

Use of a High-throughput In Vitro Microfluidic System to Develop Oral Multi-species Biofilms

Anvendelse af et High-throughput<em&gt; In vitro</em&gt; Mikrofluidsystem at udvikle Oral Multi-arter biofilm

There are few high-throughput in vitro systems which facilitate the development of multi-species biofilms that contain numerous species commonly detected ...

Production, Characterization and Potential Uses of a 3D Tissue-engineered Human Esophageal Mucosal Model

Produktion, karakterisering og potentielle anvendelse af en 3D-Tissue-manipuleret humant Esophageal Mucosal Model

The incidence of both esophageal adenocarcinoma and its precursor, Barrett&#8217;s Metaplasia, are rising rapidly in the western world. Furthermore ...

Using Tomoauto: A Protocol for High-throughput Automated Cryo-electron Tomography

Brug Tomoauto: En protokol til High-throughput Automatiseret Cryo-elektron Tomography

Cryo-electron tomography (Cryo-ET) is a powerful three-dimensional (3-D) imaging technique for visualizing macromolecular complexes in their native ...

Generic Protocol for Optimization of Heterologous Protein Production Using Automated Microbioreactor Technology

Generisk protokol for optimering af heterolog Protein produktion ved hjælp af automatiserede Microbioreactor teknologi

A core business in industrial biotechnology using microbial production cell factories is the iterative process of strain engineering and optimization of ...

Purification and Analytics of a Monoclonal Antibody from Chinese Hamster Ovary Cells Using an Automated Microbioreactor System

Rensning og analyse af et monoklonalt antistof fra ovarieceller fra kinesiske hamster ved hjælp af et automatiseret Mikrobioreaktor system

Monoclonal antibodies (mAbs) are one of the most popular and well-characterized biological products manufactured today. Most commonly produced using ...

Process Optimization using High Throughput Automated Micro-Bioreactors in Chinese Hamster Ovary Cell Cultivation

Procesoptimering ved hjælp af høj gennemløb automatiseret mikro-bioreaktorer i kinesisk Hamster Ovary Cell Dyrkning

Optimization of bioprocesses to increase the yield of desired products is of importance in the biopharmaceutical industry. This can be achieved by strain ...

High Throughput Yeast Strain Phenotyping with Droplet-Based RNA Sequencing

Høj gennemløb Gær Strain Fænotryk med Dråbe-baseret RNA Sekventering

The powerful tools available to edit yeast genomes have made this microbe a valuable platform for engineering. While it is now possible to construct ...

Generation of Dynamical Environmental Conditions using a High-Throughput Microfluidic Device

Generering af dynamiske miljøforhold ved hjælp af en mikrofluidisk højoverførselsenhed

Mimicking in vivo environmental conditions is crucial for in vitro studies on complex life machinery. However, current techniques targeting live cells and ...