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

Författarna vill tacka Scott Lute för det analytiska stöd som de ges. Partiell intern finansiering och stöd för detta arbete var som tillhandahålls av CDER kritisk sökväg programmet (CA #1-13). Projektet stöddes delvis av en utnämning till deltagande praktik/forskningsprogrammet på Office av biotekniska produkter, US Food and Drug Administration, administreras av Oak Ridge Institutet för vetenskap och utbildning genom en institutionsöverskridande avtal mellan US Department of Energy och 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>

Friskrivningsklausul: Denna publikation återger författaren åsikter och ska inte tolkas för att representera FDA: s åsikter eller politik.

Kör automatisk micro bioreaktor systemet ordentligt och innebär effektivt snabba avrättningen av flera automatiserade steg. En av de viktigaste delarna av kör systemet programmering programvaran. Om det finns något fel medan du skriver programmet, blir det allvarliga fel i experimentet som kan resultera i oväntade ändringar i processen, utfodring strategi, provtagningsstrategi eller slutproduktens kvalitet som kan ogiltigförklara resultaten av studien. En annan viktig aspekt av kör systemet är att placera och dra åt klämman plattan korrekt för att säkerställa korrekt kontroll. Den vanligaste indikationen att klämma plattan har skärpts ojämnt är oväntade variationer i mätningarna för fartyg 1, 6, 7 och 12 (hörnet reaktorn fartyg). Övergripande indikerar instabilitet en uppluckring av packningar på gas inlopp raderna i klämman plattorna. Detta scenario kan hindra att nå börvärdet. En annan vanlig fallgrop att undvika när du börjar ett experiment är att låta cellerna sitta alltför länge under inympning steg, vilket får dem att lösa. Den mindre tid cellerna sitter, skadar desto mindre chans finns det att progressivt lägre inokulum blodkroppar läggs kronologiskt till reaktorn kärlen som kan orsaka betydande bias som omedvetet studieresultat. Det är bättre att Inokulera i flera etapper, dvs. Inokulera varje kultur station efter varandra med paus steg däremellan så cellerna inte sitter i inympning plattan för längre än 15 minuter.
Om daglig användning, att upprätthålla sterilitet är avgörande. Även om systemet är i biologiska säkerhetsdragskåp, garanteras sterilitet inte på grund av frekventa förflyttningar in och ut ur motorhuven. Därför måste allt som går i huven besprutas med 70% IPA. För det andra är det viktigt att säkerställa att minimal skumbildning inträffar under kulturen. Media kan täppa till gasning och uttömma linjer, vilket leder till skada av klämman plattan och även kärnkomponenter nedan. Förebyggande anti skum tillägg steg är kritiska i någon mikro bioreaktor programdesign. I händelse av en ”skum ut” det skulle vara fördelaktigt att följa tillverkarna rengöring protokoll och kan förhindra permanenta skador av klämman plattor. Alternativt, användning av icke-sparged fartyg kan vara fördelaktigt för lägre cell tätheter eller när körs i batchläge högre yta att volymförhållandet möjliggör effektiv syre även med avsaknaden av en sparger. Icke-sparged fartyg kan dock inte användbar för hög densitet eller perfusion cellkulturer som huvud utrymmet är otillräckligt för att hänga med de kulturer som ökad förbrukning av syre.
Det finns många fördelar som tillhandahålls av det microbioreactor systemet, eftersom det möjliggör flera kontrollerade kulturer ska köras parallellt i en liten skala med större kontroll än skaka kolvarna. 17 därför systemet underlättar utförandet av screening studier, gör, hög genomströmning klon studier och transfection studier. Automatiserad vätskehantering minskar också analytiker-till-analytiker variabilitet och samtidigt minimera tråkiga och tidskrävande arbete för utbildad personal. Medan det finns flera fördelar med systemet, finns det flera viktiga nackdelar som bör övervägas. Först, en kultur volym 15 ml avsevärt begränsar i processen provtagning och sista skörden material och flera alternativa småskaliga bioreaktorer (upp till 500 mL) har nyligen blivit tillgängliga. En senaste befordran till systemet är att integrera den automatiserade hur provtagningsutrustningen skall bioreaktor med BioProfile FLEX 2 analyzer från Nova Biomedical, som mildrar i provtagning frågan genom att reducera provvolymen för cell densiteten och näringsämne analys . Fördelarna kan inkludera Snabbinstallation och praktiskt taget ingen rengöring leder till operativa besparingar, men kostnaden för disponibla enheter bör övervägas för lång sikt projekt eftersom det kan vara dyrare att köpa enheter än de återanvändbara konventionella system.
Den metod som diskuteras i detta dokument är främst lämplig för batch mode cellkultur, men kan ändras beroende på användarens behov. Varje kultur station har oberoende kontroll av temperatur, medan och pH kan varieras på nivån för enskilda reaktorn fartyg. Sartorius erbjuder också DoE planering programvara som utformats speciellt för att tillåta experiment skräddarsys för micro bioreaktor systemet. Storskaliga DoE studier med hjälp av nya DoE programvara från tillverkaren kan hjälpa i media och komplettera optimering. Även om inte används här, möjliggör microbioreactor systemet också matas-batch studier. Systemet har ännu inte optimerats för perfusion cellkulturer. Det har dock begränsade studier och prövningar för att efterlikna perfusion cell kultur drift i nuvarande micro bioreaktor systemet. 26 denna metod kan ändras för att efterlikna hög densitet perfusion kulturer av cell lösa. Genom att variera höjden som Pipettera sätts in i reaktorn och genom att optimera lösa tid, kan media tas bort och fyllas på till spegelläge överflöd av kultur. Det finns nya produkter i denna utvecklande område som kan fungera bättre än det system som presenteras här önskas perfusion funktionsläget av kultur.
Sammanfattningsvis, denna studie visar användningen av automatiserade mikro-bioreaktorer och tillhörande analytisk för CHO cell kultur verksamhet att producera och karakterisera en modell IgG1 monoklonal antikropp. Den betonar den roll liten skala mikro-bioreaktorer spelar i bioprocess tillverkning och deras påverkan på kultur celltillväxt och media screening. Medan det finns många fördelar med att använda ett automatiserat småskaliga system, för att fullt ut förverkliga sina förmåner bearbeta förståelse och analytiska karakterisering är absolut nödvändigt. Denna studie ger användaren med en riktlinje för att använda ett automatiserat hur provtagningsutrustningen skall reaktorn system, som kan utvecklas och förbättras per Forskningsbehovet på enskilda områden.

Monoklonala antikroppar (mAbs) tillverkades först i mus Hybridomteknik celler i 19751. Sedan dess skett en ökning i utvecklingen av rekombinant proteinproduktion att humanisera mAbs ökning i vivo säkerhet och effekt2,3,4. De flesta av rekombinant protein produktionsprocesserna anställa från kinesisk Hamster (CHO) celler för den lätthet med vilken de kan anpassas till serum fria medier, sin förmåga att producera proteiner med liknande post-translationella modifieringar som en medfödd mänskliga protein och deras pålitlighet som värd celler5,6.
Efterfrågan växer att leverera produkten snabbare och större patientgrupper med jämn kvalitet. Förutom de ekonomiska fördelarna ökar repertoaren av sjukdomar som behandlas av mAbs, som nu omfattar autoimmuna sjukdomar, efter transplantation komplikationer, artrit och cancer7. Genomsnittsavkastningen för moderna kommersiella mAb produktionslinjer är normalt i intervallet 5-6 g/l och fortsätter att stiga5. Detta har delvis åstadkommits genom CHO cell teknik och förbättrad produktionslinje screening med hög genomströmning bioreaktorer8. Dock har de flesta ökningar proteinproduktion tillskrivits för att bearbeta förbättringar, inklusive framsteg i media optimering, cell odlingsbetingelser, och förbättrad utfodring strategier7,9,10. Näringsrikt tillskott är viktigt inte bara för korrekt celltillväxt men också för effektiv produktion av högkvalitativt protein. Dessutom kräver celler stökiometriska tillägg av specifika näringsämnen, som kräver ytterligare förståelse för utfodring strategi optimering6,11. Traditionella optimeringsmetoder omfattar enskilda medier komponent titrering och blandning med blandning mönster. Men metoderna är tidskrävande, labor intensiv och innebära risker associerade med mänskliga fel12,13.
Optimering mediestudier åberopade tidigare skaka kolvarna och 1-2 L bioreaktorer som kan vara oöverkomligt dyrt i form av råvaror och humankapital. Mikroplattor har också använts men dessa metoder ger begränsad utbyggbarhet. Detta kan dessutom fortfarande kräva flera tidskrävande körningar som införa sats till sats variabilitet som skymmer den Kreditvärdighetsbedömning variationen orsakas av media sammansättning och utfodring strategi14,15,16. Därmed, behovet av stora dataflöden och konsekvent parallella bioreaktor system uppstått17,18,19,20.
Med betydande kostnaderna associerade med driften av traditionell bänk skala bioreaktorer (0,5-5 L), microbioreactors erbjuda ett kostnadsbesparande alternativ för att bedöma produktion av biologiskt härrör droger. 21 bänk skala rörs-tank bioreaktorer är pålitlig och ger täta data via sensoriska matriser. Feedback styrsystem möjliggör enkel övervakning av drift. Men gör församlingen, kalibrering, rengöring, arbetskostnader, substrat kostnader, och sterilisering krav bänk skala rörs-tank bioreaktorer dyrt och arbetskrävande att fungera. Skaka kolvarna och mikrotiter plattor bort några av kostnaden och arbete problem i samband med större skala bioreaktorer, men dessa alternativ ger svag kontroll över bearbetningsförhållanden och producera låg densitet data, ofta endast slutpunkten mätningar. 22
Alternativt kan utnyttja microbioreactors en liten arbetande volym för att ge en skala-down-strategi att cellen fodrar och uppströms processutveckling. Omfattningen av microbioreactor experiment kan avsevärt minska driftskostnader genom lägre utnyttjandegrad av makt, substrat, labor, utrymme och verktyg. 23 Microbioreactors är som skaka kolvarna i att de är lätta att hantera på grund av sin storlek, men de behåller fördelarna med traditionell bänk skala bioreaktorer via deras online feedback kontroll av pH, temperatur, upplöst syre, och syra/bas konsumtion samt deras realtidsdata produktion av kvalitetsparametrar inklusive off gassammansättning. Microbioreactor skala möjliggör hög genomströmning screening kapacitet, vilket kan vara användbart för klon urval och process utveckling. 24
Den avancerade hur provtagningsutrustningen skall bioreaktor har visat sig vara ett effektivt verktyg för CHO cell kultur processen karakterisering och utveckling18. Häri, en automatiserad ambr15 system, bestående av 48 microbioreactors parallellt, som har visat sig vara jämförbar med klassiskt stirred tank reaktorer i skala upp studier,25 användes på ett sätt som är jämförbar med tidigare arbete som optimerade media sammansättning för en CHO-DG44 cellinje producera en modell chimära IgG16. Effekterna av varierande media förhållanden på tillväxt och antikroppnivåns var jämförs och analyseras. En allmän riktlinje att köra microbioreactor system och analys av rå media prover har presenterats i denna uppsats.

<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

Automatiserad hur provtagningsutrustningen skall bioreaktorer (15 mL) kan vara ett användbart verktyg för cell kultur ingenjörer. De underlättar den samtidig körningen av en rad olika experimentella villkor samtidigt minimera potentiella process variabilitet. Tillämpningar av detta synsätt inkluderar: klon screening, temperatur och pH förändringar, tillägg och media optimering. Dessutom bidrar de små reactor volymerna till stora Design av experiment att undersöka en rad villkor. Detta tillåter uppströms processer optimeras betydligt innan skala upp där experimenterande är mer begränsad i omfattning på grund av tid och ekonomiska begränsningar. Automatiserad hur provtagningsutrustningen skall bioreaktor systems erbjuder olika fördelar jämfört med traditionella småskaliga cell kultur enheter, till exempel shake kolvar eller spinner kolvar. Dock under pilotskala måste process utveckling betydande vara försiktig att säkerställa att dessa fördelar realiseras. När kör med omsorg, systemet kan aktivera hög nivå automation, kan programmeras att köra does med ett högre antal variabler och kan minska provtagningstiden när integrerad med en näringsämnen analyzer eller cell räknare. Integrationen av den expert-derived heuristik presenteras här, med nuvarande automatiserade hur provtagningsutrustningen skall bioreaktor experiment kan minimera vanliga fallgropar som hindrar meningsfulla resultat. I extrema, kan underlåtelse att följa de principer som anges här leda till skada på utrustningen som kräver dyra reparationer. De microbioreactor system har dessutom små kulturvolymer som försvårar karakterisering av cell odlingsbetingelser. Antal och belopp av prover i processen i batch-läge kultur är begränsat eftersom operativa volymer inte kan understiga 10 mL. Denna metod kommer att diskutera fördelar och nackdelar hur provtagningsutrustningen skall bioreaktor system.

Övervakning av kritiska processparametrar och andra cell kultur parametrar i hela cellkulturer verksamhet är en viktig aspekt i bioprocessing. Den cell counter och näringsämnen analyzer användes för att kvantifiera fem attribut som kännetecknar celltillväxt, näringsämne konsumtion och biprodukt bildas. Blodkroppar erhölls dagligen för alla odlingsbetingelser. Den genomsnittliga livskraftig cell tätheter och förmåga är som kan ses i figur 3 tillsammans med deras ±1 SD intervall. Näringsämnen och biprodukt profilerna visas också med ±1 SD intervall genom den stationära fasen av kulturer. Lutningen på denna profil representerar de genomsnittliga glutamin konsumtion, glukos och laktat produktion, priserna. Sammantaget visar dessa resultat möjligheten att övervaka dessa attribut i microbioreactor systemet; samt förmåga att microbioreactor systemet att bibehålla dessa parametrar inom ett tätt intervall.
Totalproduktiviteten av cellkulturer kvantifierades med ett proteinA biosensor system efter skördade cell kulturmassmedia passerade genom ett filter med 0,22 mikrometer i PVDF. Den specifika produktiviteten per cell varierade från 0.87 pg/cell-d till 1,15 pg/cell-d som kan ses i figur 4. Baserat på dessa resultat en lång rad villkor kan undersökas för att välja media sammansättning och utfodring strategier som maximerar mängden protein produceras för en minimal investering i experimentella rutiner.
<img alt="Figure 1" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/58231/58231fig1.jpg"> Figur 1 : Layout av microbioreactor systemet med 4 kultur stationer (CS) med 12 reaktorn fartyg varje. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/58231/58231fig1large.jpg" target="_blank">Klicka här för att se en större version av denna siffra.</a> 
<img alt="Figure 2" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/58231/58231fig2.jpg"> Figur 2 : Exempel prov plattan set-up för en grundläggande kvantitering med regenerering experiment på systemet proteinA biosensor. rad 1 (röd ”R”) är reserverat för referensprovet (dvs matrix frånvarande analyten); rad 2 (aquamarine) är en uppsättning standarder (koncentrationer är i µg/mL). raderna 3 och 4 (orange) är uppsättningar av låga och höga positiva kontroller (”PL” och ”PH”, respektive); raderna 5 till 10 (lila) innehåller okända prover. rader 11 och 12 (grå) är program-standard positioner för regenerering (”R”) och neutralisering (”N”) buffertar. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/58231/58231fig2large.jpg" target="_blank">Klicka här för att se en större version av denna siffra.</a> 
<img alt="Figure 3" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/58231/58231fig3.jpg"> Figur 3 : en) Genomsnittlig livskraftig cell densiteten och livskraft profiler över åldern av en batch. ± 1 SD visas också i de microbioreactor systemen anger tight kontroll av celltillväxt. (b) genomsnittliga näringsprofil för glukos samt glutamin och den genomsnittliga biprodukt profilen för laktat. ± 1 SD visas också i de microbioreactor systemen anger tight kontroll över media sammansättning. (N = 3, alla villkor kördes i tre exemplar). <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/58231/58231fig3large.jpg" target="_blank">Klicka här för att se en större version av denna siffra.</a>
<img alt="Figure 4" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/58231/58231fig4.jpg"> Figur 4 : Representativa box-plot av genomsnittliga specifika produktivitet av olika media villkor. (N = 3, alla villkor kördes i tre exemplar) <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/58231/58231fig4large.jpg" target="_blank">Klicka här för att se en större version av denna siffra.</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

Användning av High-Throughput automatiserat Microbioreactor System för produktion av modell IgG1 i CHO-celler

Ett detaljerat protokoll för samtidiga driften av 48 parallella cellodlingar under varierande förhållanden i ett microbioreactor system presenteras. Cellodlingsprocessen, skörd och efterföljande antikropp titer analys beskrivs.

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

Denna metod kan hjälpa till att besvara några av de viktiga frågorna inom området Bio processtillverkning avseende aspekter av cellinjekarakterisering och medla och processoptimering. Fördelar med denna teknik är att det ger större kontroll i shake kolvar och tillåter automatisering och prestanda för stort antal småskaliga studier för snabb datagenerering. Demonstrera förfarandet kommer att vara, Sai Rashmika Velugula och Casey Kohnhorst, forskare i mitt laboratorium.Börja med att fördjupa ett lager vidriga av tre gånger 10 till den sjunde visa celler per milliliter frysmedium i en 37 grader Celsius vattenbad. När endast en liten flisa av is återstår, försiktigt pipet den snabbt tinade cellupphängningen några gånger och överföra en milliliter celler till en steril 125 milliliter ventilerad shakekolv som innehåller 29 milliliter OptiCHO medium. Placera kolven i en cellodling inkubator på 37 grader Celsius och 8%CO2 med skakning det 130 RPM.Subculturing cellerna efter 72 timmar i 100 milliliter färska 37 grader Celsius medium i en 125 milliliter spinner kolv för ytterligare 72 timmars inkubation vid 37 grader Celsius och 8%CO2 med omrörning vid 70 RPM. På subkulturens tredje dag, tillsätt nytt förvördigt medium till spinnerkolven för att bibehålla cellerna på minst 90 %-lönsamhet under ett sista 24-tals odling. Nästa morgon, klicka på ikonen för fjärrskrivbord och klicka på Anslut.När fjärrskrivbordet är anslutet öppnar du programvaran för cellräknaren och installerar en ny Reagens Pak. Sedan, tömma Trypan Blue avfall och prime systemet. Därefter minimerar du fjärranslutningen och öppnar programvaran för mikrobioreaktorn med hjälp av ett befintligt experiment som mall för att skapa ett nytt experiment.Innan du startar en körning, definiera de plattor som används under körningen i härma delen av programvaran och placera 12 sterila kultur fartyg i varje kultur station. Placera autoklaverade klämplattor ovanpå kärlen och placera omrörningsplattorna ovanpå klämplattorna och se till att varje stift sätts in ordentligt. Sedan, säkra klämma plattorna med skruvarna och nobs tillhandahålls.För att starta upp systemet skanna streckkoden med varje odlingskärl. Systemet kommer att initiera och kontrollera om lämpliga fartyg finns. Ställ in temperaturreglaget på 37 grader Celsius och omrörningen till 1, 000 RPM och sätt på den upplösta syrgas-PH-monitorn.Därefter utför du programmet för medelladdning. När hela mediet har laddats kommer 35 mikroliter av EX-CELL Antifoam att tillsättas från Antifoam-plattan till odlingskärlen. Efter 30 minuter börja spela in det upplösta syret och PH inom odlingsmediet, vilket gör att det upplösta syret kan nå ett setpoint på 50%Efter den upplösta syrejämvikten, slå på bakgrundsbasen tillägg för att uppnå ett PH-set på 7,1 för alla odlingskärl.Nästa morgon, utför den pausade PH steg och överföra hela innehållet i spinner kolven i en steril 250 milliliter koniska röret för centrifugeringen. Resuspend pelleten i tillräckligt färskt medium att den slutliga densiteten kommer att vara en gånger 10 till den sjätte CHO-celler per milliliter efter att lägga till inokulat till odlingskärlen och lägga till de upphängda cellerna i lämpliga brunnar av en steril lidded 24 väl plattan. Tillsätt tre milliliter inokulat till varje brunn och placera inokulatplattan på det angivna skrivbordet inuti huven.Låt sedan kulturkärlen jämvikt i minst en timme och initiera de fem EX-CELL räkna steg i programmet. För daglig närings- och metabolitanalys på dag två placera provrörets hållarplattor på sina avsedda däck och lasta öppna mikrocentrifugrör i lämpliga hållare. Placera sedan proverna i analysatorbrickan, för att utföra näringsanalysen.För att avsluta körningen först stänga av temperaturkontrollen följt av agitationen. Stoppa den upplösta syre-PH-kontrollen och bakgrundsbasen tillägg, alla de andra kontrollerna, och systemet övervaka. Skruva av klämman och rör plattor, ta bort odlingskärlen, och skruva in torkplattorna i kulturstationen.Sedan, utföra två timmars torkning cykel på programmet;klicka stopp i bioreaktorn programvara när torkcykeln har avslutats. Att skörda cellerna överför cellodlingsvätskan från reaktorkärlen till motsvarande koniska rör för centrifugering och filtrera supernatanterna genom sterila 0,22 mikrometer PVDH-filter. Överför sedan en milliliter av varje steril cellkultur supernatant till enskilda 1,5 milliliter mikrocentrifugrör för negativ 20 grader Celsius lagring tills titeranalys.För att mäta provernas IgG-titrar, slå först på proteinstödens biosensorsystem. När lampan värmts upp i minst en timme, låt proverna ekvilka till rumstemperatur och förspetsa en proteinhjälpsspets per prov i färskt cellmedium i minst 30 minuter. Ställ sedan in plattans temperatur på 26 grader Celsius.Ladda proverna i systemet, och kör analysen med hjälp av standardhög känslighetsanalys med regenerering i datainsamlingsprogramvaran. Med hjälp av den integrerade cellräknaren kan den genomsnittliga livskraftiga celltätheten och viabilitiesen erhållas dagligen för alla odlingsförhållanden. Med hjälp av näringsanalysatorn kan vi också få närings- och biproduktprofiler som visar möjligheten att övervaka dessa attribut i mikrobioreaktorsystemet.Vidare kan cellkulturernas totala produktivitet under de olika kulturförhållandena av intresse kvantifieras med hjälp av proteinstödsbiosensorsystemet som det visats. Medan du försöker den här proceduren är det viktigt att komma ihåg att protokollet bara fungerar om programmeringen görs korrekt;säkerställande av tidskörning av protokollsteg med minimala fel. Efter detta förfarande andra metoder som:vätskekromatografi, masspektrometri, och multi-angle ljusspridning kan utföras för att svara på ytterligare frågor angående de fysiska och kemiska egenskaperna hos den tillverkade produkten.

Research

JoVE Journal

Bioengineering

Polymer Microarrays for High Throughput Discovery of Biomaterials

Polymer Microarrays för hög genomströmning Upptäckt av Biomaterial

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

Odling av däggdjursceller med en enda användning 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

Användning av en hög kapacitet<em&gt; In Vitro</em&gt; Mikrofluidumanordning System för att utveckla muntliga Biofilmer Multi-arter

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 och potentiella användningsområdena för en 3D vävnadstekniska Human Esophageal Mucosal Modell

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

Använda Tomoauto: Ett protokoll för hög kapacitet Automatiserad 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

Generiskt protokoll för optimering av heterologa proteinproduktion med hjälp av automatiserad Microbioreactor teknik

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

Rening och analys av en monoklonal antikropp från äggstocksceller från kinesisk hamster med hjälp av ett automatiserat 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

Processoptimering med hög genomströmning Automatiserad Mikro-Bioreaktorer i kinesisk hamster äggstockscellodling

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

Hög genomströmning jäst stam fenotypning med droplet-baserade RNA sekvensering

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 av dynamiska miljöförhållanden med hjälp av en mikrofluidisk enhet med hög genomströmning

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