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

Die Autoren möchten Scott Lute für die analytische Unterstützung danken, die sie zur Verfügung gestellt. Teilweise interne Finanzierung und Unterstützung für diese Arbeit wurde von dem CDER kritische Pfad Programm bereitgestellt (CA #1-13). Dieses Projekt wurde teilweise unterstützt durch einen Termin, um das Praktikum/Teilnahme Forschungsprogramm an der Biotechnologie Büroartikel, US Food and Drug Administration, verwaltet vom Oak Ridge Institut für Wissenschaft und Bildung durch eine Interinstitutionelle Vereinbarung zwischen dem U.S. Department of Energy und FDA.

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Disclaimer: Diese Veröffentlichung spiegelt die Meinung des Autors und darf nicht zur FDA Ansichten oder Richtlinien verstanden werden.

Die automatisierte Mikro bioreaktorsystem ordnungsgemäß ausgeführt und effizient beinhaltet die termingerechte Ausführung von mehreren automatisierten Schritten. Eines der wichtigsten Teile der Ausführung des Systems ist die Software programmieren. Wenn es ein Fehler beim Schreiben des Programms, werden schwerwiegende Fehler in das Experiment, das unerwartete Veränderungen im Prozess, Fütterung, Strategie, Probenahmestrategie oder Qualität des Endprodukts, die die Ergebnisse der Studie entkräften kann führen kann. Ein weiterer wichtiger Aspekt für den Betrieb des Systems ist es, und ziehen die Klemmplatte korrekt um ordnungsgemäße Kontrolle zu gewährleisten. Die häufigste Indikation der Klemmplatte ungleichmäßig angezogen worden ist unerwartete Variationen in Messungen für Schiffe 1, 6, 7 und 12 (Ecke Reaktordruckbehälter). Alles in allem zeigt Instabilität eine Lockerung der Dichtungen am Einlass Gasleitungen in der Klammerplatten. Dieses Szenario kann behindern die-Sollwert zu erreichen. Ein weiterer Fallstrick zu vermeiden, wenn ein Experiment starten die Zellen lässt sitzen zu lange während der Impfung Schritt, wodurch sie zu begleichen. Weniger Zeit die Zellen sitzen, schadet desto geringer die Chance gibt, dass immer niedrigere Inokulum zellenzahlen chronologisch die Reaktordruckbehälter hinzugefügt werden die deutliche Tendenz, dass unwissentlich induzieren kann Studienergebnisse. Es ist besser, in mehreren Stufen zu impfen, d.h. impfen jede Kultur-Station mit Pause Schritte dazwischen, so dass die Zellen nicht in der Impfung Platte länger als 15 Minuten sitzen.
Zum täglichen Gebrauch, die Aufrechterhaltung der Sterilität ist von entscheidender Bedeutung. Obwohl das System in einem biologischen Sicherheitsschrank ist, garantiert Sterilität nicht durch häufige Bewegung innerhalb und außerhalb der Haube. Daher muss alles, was in der Haube geht mit 70 % IPA gesprüht werden. Zweitens ist es wichtig, um sicherzustellen, dass minimal Schäumen während der Kultur auftritt; Medien können verstopfen, Vergasung und Auspuff Linien, führt zur Beschädigung der Klemmplatte und sogar Kernkomponenten unten. Präventive Anti-Schaum-Zusatz Schritte sind in jedes Mikro Bioreaktor Programmdesign entscheidend. Im Falle einer "Schaum," es wäre von Vorteil, die Hersteller Reinigung Protokoll zu folgen und kann bleibende Schäden der Klammerplatten verhindern. Alternativ kann Einsatz nicht sparged Schiffe von Vorteil sein für geringeren Zelldichten oder wenn im Batch-Modus ausgeführt, da höhere Oberfläche zu Volumen-Verhältnis effiziente Sauerstoff auch mit Mangel eine Sparger ermöglicht. Jedoch nicht sparged Schiffe nicht nützlich für hohe Dichte oder Perfusion Zellkulturen möglicherweise der Kopfraum zu halten mit den wachsenden Verbrauch von Sauerstoff Kulturen nicht ausreicht.
Es gibt zahlreiche Vorteile des Microbioreactor-Systems, da mehrere kontrollierte Kulturen in einem kleinen Maßstab mit mehr Kontrolle als Fläschchen schütteln parallel ausgeführt werden können. 17 darum, das System erleichtert die Ausführung von screening-Studien, tut, Hochdurchsatz-Klon und Transfektion Studien. Automatisierte Handhabung von Flüssigkeiten reduziert auch Analyst-Analyst Variabilität bei gleichzeitiger Minimierung gleichzeitig mühsame und zeitintensive Arbeit für geschultes Personal. Zwar gibt es das System hat mehrere Vorteile, gibt es einige wesentliche Nachteile, die berücksichtigt werden sollten. Erstens ein kulturvolumen von 15 mL wesentlich einschränkt, Inprozess-Probenahme und Schlussernte Material und mehrere alternative kleinen Bioreaktoren (bis zu 500 mL) haben vor kurzem vorhanden geworden. Eine aktuelle Weiterentwicklung des Systems ist die Integration von automatisierten Microscale Bioreaktor mit dem BioProfile FLEX 2-Analyzer aus Nova Biomedizin, die im Prozess-Sampling-Thema mildert durch Reduzierung Probenvolumen für Dichte und Nährstoff Zellanalyse . Vorteile können schnelle Einrichtung und praktisch keine Reinigung führt zu Einsparungen, aber die Kosten für die verfügbaren Einheiten für langfristige Projekte berücksichtigt werden sollten, wie es die Einheiten als die herkömmlichen Mehrwegsystemen kaufen teurer sein kann.
In diesem Artikel beschriebene Methode eignet sich in erster Linie für die Zellkultur Batch-Modus, aber kann je nach den Bedürfnissen des Benutzers geändert werden. Jede Kultur Station hat unabhängige Steuerung der Temperatur, während auf der Ebene der einzelnen Reaktordruckbehälter und pH-Wert variiert werden können. Sartorius bietet auch DoE Planungssoftware speziell für die Experimente ermöglichen für die Mikro bioreaktorsystem angepasst werden. Groß angelegte DoE Studien mit der neuen DoE-Software des Herstellers können helfen in Medien und Optimierung zu ergänzen. Obwohl hier nicht verwendet, kann das Microbioreactor-System auch fed Batch Studien. Das System hat noch nicht für Zellkulturen Durchblutung optimiert. Allerdings gab es begrenzte Studien und Tests, Perfusion Zelle Kultur Betrieb im aktuellen Mikro bioreaktorsystem zu imitieren. 26 diese Methode kann geändert werden, um high-Density Perfusion Kulturen durch die Zelle, die Abrechnung zu imitieren. Durch Variation der Höhe das Pipettieren in den Reaktor eingefügt ist und durch die Optimierung der Einschwingzeit können die Medien entfernt und wieder aufgefüllt, Fülle Spiegelmodus Kultur. In diesem dritten Bereich, die möglicherweise besser als das System hier vorgestellten funktionieren Wunsch Perfusion Modus der Kultur gibt es neue Produkte.
Zusammenfassend lässt sich sagen diese Studie veranschaulicht die Verwendung von automatisierten Mikro-Bioreaktoren und verbundenen analytischen für CHO Zelle Kultur Operationen charakterisieren einen Modell IgG1 monoklonalen Antikörper zu produzieren. Er betont die Rolle kleinen Mikro-Bioreaktoren im Bioprozess Fertigungs- und ihre Auswirkungen auf die Zellentwicklung Kultur und Medien-Screening. Zwar gibt es viele Vorteile bei der Verwendung einer automatisierten kleinen Systems, um in vollem Umfang realisieren ihre Vorteile Prozessverständnis und analytische Charakterisierung ist zwingend erforderlich. Diese Studie bietet dem Benutzer eine Richtlinie für die Verwendung eines automatisierten Microscale Reaktor-System, das entwickelt und pro einzelnen Forschungsbedarf verbessert werden kann.

Monoklonale Antikörper (mAbs) wurden erstmals im Hybridom Mauszellen in 19751produziert. Seitdem hat eine Zunahme der Entwicklung der Produktion rekombinanter Proteine zu vermenschlichen mAbs in Vivo erhöhen die Sicherheit und Wirksamkeit2,3,4stattgefunden. Die meisten der rekombinanten Proteins Produktionsprozesse beschäftigen chinesische Hamster Eierstock (CHO) Zellen für die Leichtigkeit, mit der sie an Serum freie Medien, ihre Fähigkeit, Proteine mit ähnlichen Post-translationalen Modifikationen derjenigen eines angeborenen Menschen produzieren angepasst werden kann Protein und ihre Zuverlässigkeit als Host Zellen5,6.
Nachfrage steigt, Produkt schneller und für größere Patientengruppen in gleichbleibender Qualität zu liefern. Neben den wirtschaftlichen Vorteilen steigt das Repertoire von mAbs behandelte Krankheiten, worunter nun Autoimmunerkrankungen, Komplikationen nach Transplantation, Arthritis und Krebserkrankungen7. Durchschnittserlöse für moderne kommerzielle mAb Produktionslinien sind in der Regel im Bereich von 5-6 g/L und5steigen weiter. Dies wurde teilweise durch CHO Zelle Engineering und verbesserte Produktionslinie Screening mit hohem Durchsatz Bioreaktoren8erreicht. Jedoch sind die meisten Erhöhungen der Proteinproduktion zugeschrieben worden, um Prozessverbesserungen, einschließlich Zuführungen in Media Optimierung, Zelle Kulturbedingungen und verbesserte Fütterung Strategien7,9,10. Nährstoff-Supplementierung ist wichtig nicht nur für richtige Zellwachstum, sondern auch für die effiziente Produktion von hochwertigem Eiweiß. Darüber hinaus benötigen die Zellen den stöchiometrischen Zusatz von bestimmten Nährstoffen, erfordern zusätzliche Verständnis für die Fütterung Strategie Optimierung6,11. Traditionellen Optimierungsmethoden gehören einzelne Medien Komponente Titration und Medien mischen mit mischungsversuchspläne. Diese Methoden sind jedoch zeitaufwendig, arbeitsintensiv intensiv, und beinhalten Risiken, die mit menschlichem Versagen12,13.
Optimierung der Medienwissenschaft stützte sich zuvor auf Fläschchen schütteln und 1-2 L-Bioreaktoren, die möglicherweise zu teuer in Bezug auf Rohstoffe und Humankapital. Mikrotiterplatten wurden auch verwendet, aber diese Methoden bieten begrenzte Skalierbarkeit. Darüber hinaus kann noch mehrere zeitaufwändige Durchläufe erforderlich sein, die Variabilität von Charge zu Charge einzuführen, die die Bonitätsbeurteilung Variabilität verursacht durch Medienkomposition und Fütterung Strategie14,15,16verdeckt. Daher die Notwendigkeit für hohen Durchsatz und sehr konsequent parallel Bioreaktor Systeme entstanden17,18,19,20.
Mit der erheblichen Aufwand für den Betrieb des traditionellen Tischwaage Bioreaktoren (0,5-5 L), Microbioreactors bieten eine kostensenkende Alternative für Beurteilung der Herstellungsprozess von biologisch Drogen abgeleitet. 21 -Tischwaage gerührt-Tank Bioreaktoren sind zuverlässig und dichten Daten über sensorische Arrays. Regelungstechnik ermöglichen für die einfache Kontrolle der Betrieb. Allerdings machen die Montage, Kalibrierung, Reinigung, Arbeitskosten, substratkosten und sterilisationsanforderungen Tischwaage gerührt-Tank Bioreaktoren teuer und arbeitsintensiv zu bedienen. Fläschchen schütteln und Mikrotiter-Platten entfernen einen Teil der Kosten und Arbeits-Probleme im Zusammenhang mit größeren Maßstab Bioreaktoren, aber diese Alternativen bieten schwach Steuerungsmöglichkeiten Verarbeitungsbedingungen und niedriger Dichte Daten, oft nur Endpunkt Messungen zu produzieren. 22
Alternativ nutzen Microbioreactors eine kleine Arbeitsvolumen um einen Herunterskalieren Ansatz für Zell-Linie und vorgelagerten Prozessentwicklung bieten. Das Ausmaß der Microbioreactor Experimente kann die laufenden Kosten durch niedrigere Auslastung der macht, Substrat, Arbeit, Raum und Dienstprogramme erheblich vermindern. 23 Microbioreactors sind, wie Fläschchen schütteln, sie einfach sind in der Handhabung wegen ihrer Größe, aber sie die Vorteile der traditionellen Tischwaage Bioreaktoren durch ihre Online-Feedback-Kontrolle von pH, Temperatur behalten, Sauerstoff und Säure/Base aufgelöst Verbrauch sowie ihre Daten in Echtzeit Ausgabe der Qualitätsparameter einschließlich Gaszusammensetzung. Microbioreactor Skala ermöglicht für Hochdurchsatz-Screening-Fähigkeit, die nützlich für Auswahl und Prozessentwicklung Klon sein kann. 24
Die erweiterte Microscale Bioreaktor hat gezeigt, ein wirksames Instrument zur CHO Zelle Kultur Prozess Charakterisierung und Entwicklung18sein. Hier eine automatisierte ambr15-System, bestehend aus 48 Microbioreactors parallel, die nachweislich vergleichbar mit klassischen gerührt Tank Reaktoren in Scale-up Studien,25 diente in gewissem Sinne analog zu früheren Arbeiten, die die Medien optimiert Komposition für eine CHO-DG44-Zell-Linie produziert ein Modell Chimären IgG16. Die Auswirkungen der unterschiedlichen Medien Bedingungen auf Wachstum und Titer wurden verglichen und analysiert. In diesem Papier wurde eine allgemeine Richtlinie, führen Sie das Microbioreactor System und die Analyse von Proben, grobe Medien vorgestellt.

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

Automatisierte Microscale Bioreaktoren (15 mL) können ein nützliches Werkzeug für Zelle Kultur Ingenieure sein. Sie ermöglichen die gleichzeitige Ausführung von eine Vielzahl von experimentellen Bedingungen bei gleichzeitiger Minimierung der möglichen prozessvariabilität. Anwendungen dieses Ansatzes sind: Screening, Temperatur- und pH-Verschiebungen, Medien und Ergänzung Optimierung zu klonen. Darüber hinaus eignen sich die kleinen Reaktor Bände für große Design of Experiments, das eine Vielzahl von Bedingungen zu untersuchen. Dies ermöglicht vorgelagerten Prozesse deutlich vor Skalierung optimiert werden wo Experimente mehr Umfang ist durch Zeit und wirtschaftlichen Zwängen begrenzt. Automatisierte Microscale bioreaktorsystem bieten verschiedene Vorteile gegenüber traditionellen kleinen Kultur Zelleneinheiten, wie Fläschchen schütteln oder Spinner Fläschchen. Allerdings muss im Pilotmaßstab Prozess Entwicklung erhebliche darauf geachtet werden, um sicherzustellen, dass diese Vorteile realisiert werden. Wenn mit Sorgfalt ausführen, das System kann Ebene hochautomatisierung ermöglichen, Damhirschkuh mit einer höheren Anzahl von Variablen ausführen programmiert werden und können Abtastzeit reduzieren wenn mit einem Nährstoff Analyzer oder Zelle Zähler integriert. Integration der hier vorgestellten, mit aktuellen automatisierten Microscale Bioreaktor Experimente Experte abgeleitet Heuristiken kann häufige Fehlerquellen minimieren, die aussagekräftige Ergebnisse zu behindern. Im Extremfall führt die Nichtbeachtung der Grundsätze, die hier gelegt zu Geräteschäden, die teure Reparaturen erfordert. Darüber hinaus haben die Microbioreactor Systeme kleinen Kultur-Bände, die Charakterisierung der Zelle Kulturbedingungen erschwert. Anzahl und Höhe der entnommenen Proben in-Prozess im Batch-Modus Kultur beschränkt sich wie operative Volumen unterhalb von 10 mL nicht herunterfallen können. Diese Methode wird die vor- und Nachteile von Microscale bioreaktorsystem diskutieren.

Überwachung kritischer Prozessparameter und andere Zelle Kultur Parameter während der Zellkulturen Operation ist ein wichtiger Aspekt bei bioprocessing. Die Zelle Zähler und Nährstoff Analyzer wurden verwendet, um fünf Attribute zu quantifizieren, die Zellwachstum, Nährstoff Verbrauch und Nebenprodukt Bildung charakterisieren. Die Zellzahlen wurden täglich für alle Kulturbedingungen erhalten. Die durchschnittliche tragfähige Zelldichten und künstliche sind wie in Abbildung 3 dargestellt, zusammen mit ihre ±1 SD-Intervall. Die Nährstoff- und Nebenprodukt Profile sind auch mit dem ±1 SD Intervall durch die stationäre Phase der Kulturen gezeigt. Die Neigung dieses Profils repräsentiert Durchschnittssätze Glukose und Glutamin Verbrauch und Laktat-Produktion. Diese Ergebnisse zeigen insgesamt, die Machbarkeit der Überwachung dieser Attribute in das Microbioreactor-System; sowie die Fähigkeit des Microbioreactor Systems, diese Parameter innerhalb eines engen Bereiches pflegen.
Die Gesamtproduktivität der Zellkulturen wurde quantifiziert mit einem ProteinA Biosensor-System, nachdem die geernteten Zellkulturmedien 0,22 µm PVDF Filter durchlaufen wurde. Die spezifische Produktivität pro Zelle reichten von 0,87 Pg/Zelle-d bis 1,15 Pg/Zelle-d, wie in Abbildung 4dargestellt. Basierend auf diesen Ergebnissen eine Vielzahl von Bedingungen untersucht werden kann, um Medienkomposition auszuwählen und für eine minimale Investition in experimentellen Verfahren produziert Fütterungsstrategien, die die Menge an Protein zu maximieren.
<img alt="Figure 1" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/58231/58231fig1.jpg"> Abbildung 1 : Layout des Microbioreactor Systems mit 4 Kultur Stationen (CS) mit 12 Reaktordruckbehälter. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/58231/58231fig1large.jpg" target="_blank">Bitte klicken Sie hier für eine größere Version dieser Figur.</a> 
<img alt="Figure 2" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/58231/58231fig2.jpg"> Abbildung 2 : Beispiel Probe Teller Set-up für eine grundlegende Quantifizierung mit Regeneration Experiment auf dem ProteinA Biosensor-System. Zeile 1 (rot "R") ist reserviert für Referenzprobe (d.h. Matrix abwesend Analyten); Zeile 2 (Aquamarin) ist ein Satz von Standards (Konzentrationen sind in µg/mL); Zeilen 3 und 4 (Orange) sind Sätze von niedrigen und hohen positiven Kontrollen ("PL" und "PH", beziehungsweise); Zeilen 5 bis 10 (lila) enthalten unbekannte Proben; Zeilen 11 und 12 (grau) sind Programm-Standardpositionen für Regeneration ("R") und Neutralisation ("N") Puffer. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/58231/58231fig2large.jpg" target="_blank">Bitte klicken Sie hier für eine größere Version dieser Figur.</a> 
<img alt="Figure 3" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/58231/58231fig3.jpg"> Abbildung 3 : ein) durchschnittliche lebensfähigen Zelle Dichte und Lebensfähigkeit Profile über das Alter eines Stapels. ± 1 SD zeigt sich auch an die strenge Kontrolle des Zellwachstums in den Microbioreactor-Systemen. (b) durchschnittliche Nährwertprofil für Glukose und Glutamin sowie das durchschnittliche Nebenprodukt Profil von Laktat. ± 1 SD zeigt sich auch an strenge Kontrolle über Medienkomposition in den Microbioreactor-Systemen. (N = 3, waren alle Bedingungen in dreifacher Ausfertigung laufen). <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/58231/58231fig3large.jpg" target="_blank">Bitte klicken Sie hier für eine größere Version dieser Figur.</a>
<img alt="Figure 4" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/58231/58231fig4.jpg"> Abbildung 4 : Repräsentative Boxplot der durchschnittliche spezifische Produktivität der verschiedenen Medien Bedingungen. (N = 3, waren alle Bedingungen ausgeführt werden in dreifacher Ausfertigung) <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/58231/58231fig4large.jpg" target="_blank">Bitte klicken Sie hier für eine größere Version dieser Figur.</a>

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

Einsatz von Hochdurchsatz-automatisierte Microbioreactor-System für die Produktion des Modells IgG1 in CHO-Zellen

Ein detailliertes Protokoll für den gleichzeitigen Betrieb von 48 parallel Zellkulturen unter unterschiedlichen Bedingungen in einem Microbioreactor-System wird vorgestellt. Zellprozess Kultur, Ernte und anschließende Antikörper-Titer Analyse werden beschrieben.

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

Diese Methode kann helfen, einige der wichtigen Fragen im Bereich der Bio-Prozessherstellung in Bezug auf Aspekte der Zellliniencharakterisierung und Mediate- und Prozessoptimierung zu beantworten. Vorteile dieser Technik sind, dass sie eine bessere Kontrolle in Schüttelkolben bietet und die Automatisierung und die Leistung einer großen Anzahl kleiner Studien für eine schnelle Datengenerierung ermöglicht. Die Demonstration des Verfahrens wird sein, Sai Rashmika Velugula und Casey Kohnhorst, Forschungsstipendiaten in meinem Labor.Beginnen Sie damit, einen Bestand von dreimal 10 bis zum siebten Show-Zellen pro Milliliter Gefriermedium in einem 37 Grad Celsius Wasserbad einzutauchen. Wenn nur noch ein kleiner Eissplitter übrig bleibt, die schnell aufgetaute Zellsuspension ein paar Mal sanft pfeifen und einen Milliliter Zellen in einen sterilen 125 Milliliter entlüfteten Schüttelkolben mit 29 Milliliter OptiCHO-Medium übertragen. Legen Sie den Kolben in einen Zellkultur-Inkubator bei 37 Grad Celsius und 8% CO2 mit schütteln 130 U/min.Subkulieren der Zellen nach 72 Stunden in 100 Milliliter frisches 37 Grad Celsius Medium in einem 125 Milliliter Spinnerkolben für eine weitere 72-Stunden-Inkubation bei 37 Grad Celsius und 8% CO2 unter Rühren bei 70 U/min. Am dritten Tag der Subkultur, fügen Sie frische vorgewärmte Medium auf den Spinnerkolben, um die Zellen bei einer Lebensfähigkeit von mindestens 90% für die letzten 24 Stunden Kultur zu halten. Klicken Sie am nächsten Morgen auf das Remote-Desktop-Symbol und klicken Sie auf Verbinden.Wenn der Remote-Desktop angeschlossen ist, öffnen Sie die Zellenzählersoftware, und installieren Sie ein neues Reagenzien-Pak. Dann leeren Sie den Trypan Blue Abfall und grunden Sie das System. Als Nächstes minimieren Sie die Remote-Verbindung und öffnen Sie die Mikro-Bioreaktor-Software, indem Sie ein vorhandenes Experiment als Vorlage verwenden, um ein neues Experiment zu erstellen.Bevor Sie einen Lauf starten, definieren Sie die Platten, die während des Laufs im Mimik-Bereich der Software verwendet werden, und platzieren Sie 12 sterile Kulturgefäße in jeder Kulturstation. Legen Sie autoklavierte Klemmplatten auf die Gefäße und legen Sie die Rührplatten auf die Klemmplatten, um sicherzustellen, dass jeder Stift sicher eingesetzt wird. Dann sichern Sie die Klemmplatten mit den schrauben und mitgelieferten Schrauben und Nobs.Um das System zu starten, scannen Sie den Barcode, der mit jedem Kulturgefäß geliefert wird. Das System wird initialisieren und überprüfen, ob die entsprechenden Schiffe vorhandensein. Stellen Sie die Temperaturregelung auf 37 Grad Celsius und das Rühren auf 1.000 Umdrehungen um 1.000 Umdrehungen und schalten Sie den ph-Monitor für gelösten Sauerstoff ein.Führen Sie als Nächstes das mittlere Ladeprogramm aus. Wenn das gesamte Medium geladen ist, werden 35 Mikroliter EX-CELL Antifoam aus der Antischaumplatte zu den Kulturgefäßen hinzugefügt. Nach 30 Minuten beginnen Die Aufzeichnung des gelösten Sauerstoffs und PH innerhalb der Kulturmedien, so dass der gelöste Sauerstoff einen Sollwert von 50% erreichen Kannierstifierung die Hintergrundgrundzusätze einschalten, um einen PH-Sollwert von 7,1 für alle Kulturgefäße zu erreichen.Führen Sie am nächsten Morgen den angehaltenen PH-Schritt aus und übertragen Sie den gesamten Inhalt des Spinnerkolbens zur Zentrifugation in ein steriles 250 Milliliter Konikonrohr. Setzen Sie das Pellet in einem ausreichend frischen Medium aus, dass die Enddichte ein mal 10 bis die sechste CHO-Zelle pro Milliliter beträgt, nachdem sie das Inokulum zu den Kulturgefäßen hinzugefügt hat, und fügen Sie die suspendierten Zellen in die entsprechenden Brunnen einer sterilen 24-Well-Platte ein. Fügen Sie drei Milliliter Inokulum zu jedem Brunnen hinzu und legen Sie die Inokulumplatte auf den dafür vorgesehenen Schreibtisch in der Haube.Lassen Sie dann die Kulturgefäße mindestens eine Stunde ausdemieren und initiieren Sie den fünf EX-CELL-Zählschritt im Programm. Zur täglichen Nährstoff- und Metabolitenanalyse am zweiten Tag die Probenröhrchen auf die dafür vorgesehenen Decks legen und offene Mikrozentrifugenrohre in die entsprechenden Halter laden. Legen Sie dann die Proben in das Analysator-Tray, um die Nährstoffanalyse durchzuführen.Um den Lauf zu beenden, schalten Sie zuerst die Temperaturregelung aus, gefolgt von der Rührung. Stoppen Sie die Ph-Steuerung und die Hintergrundgrundzusätze, alle anderen Steuerelemente und den Systemmonitor. Lösen Sie die Klemme und rühren Sie Platten, entfernen Sie die Kulturgefäße und schrauben Sie die Trocknungsplatten in die Kulturstation.Führen Sie dann den zweistündigen Trocknungszyklus auf dem Programm aus; klicken Sie auf Stopp in der Bioreaktor-Software, sobald der Trocknungszyklus abgeschlossen ist. Um die Zellen zu ernten, werden die Zellkulturflüssigkeit aus den Reaktorgefäßen in entsprechende konische Rohre zur Zentrifugation geleitet und die Überstände durch sterile 0,22 Mikrometer PVDH-Filter gefiltert. Dann übertragen Sie einen Milliliter jedes sterilen Zellkulturüberstandes in einzelne 1,5 Milliliter Mikrozentrifugenröhren für negative 20 Grad Celsius Lagerung bis zur Titeranalyse.Um die IgG-Titter der Proben zu messen, schalten Sie zunächst das Protein-Hilfs-Biosensorsystem ein. Nachdem die Lampe mindestens eine Stunde lang erwärmt hat, lassen Sie die Proben auf Raumtemperatur ausdemieren und eine Proteinhilfespitze pro Probe in frischem Zellmedium für mindestens 30 Minuten vortränken. Stellen Sie dann die Plattentemperatur auf 26 Grad Celsius ein.Laden Sie die Samples in das System, und führen Sie den Test mit dem standardmäßigen Test mit hoher Empfindlichkeit mit Regeneration in der Datenerfassungssoftware aus. Mit dem integrierten Zellzähler können die durchschnittlichen lebensfähigen Zelldichten und Viablen täglich für alle Kulturbedingungen ermittelt werden. Mit dem Nährstoffanalysator können wir auch die Nährstoff- und Nebenproduktprofile erhalten, die die Machbarkeit der Überwachung dieser Eigenschaften im Mikrobioreaktorsystem belegen.Darüber hinaus kann die Gesamtproduktivität der Zellkulturen unter den verschiedenen Kulturbedingungen von Interesse mit dem Protein-Hilfe-Biosensorsystem quantifiziert werden, wie gezeigt. Beim Versuch dieses Verfahrens ist es wichtig, sich daran zu erinnern, dass das Protokoll nur funktioniert, wenn die Programmierung korrekt durchgeführt wird; um die rechtzeitige Ausführung von Protokollschritten mit minimalen Fehlern zu gewährleisten. Nach diesem Verfahren können andere Methoden wie:Flüssigkeitschromatographie, Massenspektrometrie und Mehrwinkel-Lichtstreuung durchgeführt werden, um zusätzliche Fragen zu den physikalischen und chemischen Eigenschaften des hergestellten Produkts zu beantworten.

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