引言

工藝放大是從研發(fā)到生產(chǎn)實(shí)現(xiàn)工藝轉(zhuǎn)移的重要階段，而使用不同的生物反應(yīng)器在不同的工作體積下進(jìn)行工藝生產(chǎn)時，溫度、pH、DO等與規(guī)模無關(guān)的變量很容易保持不變。但與罐體結(jié)構(gòu)，工作體積相關(guān)的如攪拌、葉輪葉尖速度、通氣速率等參數(shù)在放大過程中很難保持完全不變。因此，在進(jìn)行工藝放大或縮小時需要綜合進(jìn)行考慮，選擇最合適的放大或縮小策略。

本試驗(yàn)使用CHO細(xì)胞在Endura SUB^®0.5L和15L一次性罐體進(jìn)行培養(yǎng)，通過迪必爾自主開發(fā)的工藝放大軟件進(jìn)行基于P/V放大原則的工藝放大驗(yàn)證。

圖1 Endura SUB^®一次性硬質(zhì)罐體（0.5-15L）

圖2  迪必爾生物反應(yīng)器放大工具(見文末鏈接）

材料與方法

實(shí)驗(yàn)場所：
迪必爾生物 應(yīng)用技術(shù)與工程研究中心（CARE）

細(xì)胞類型：
CHO-K1

反應(yīng)器控制器及罐體：
CloudReady + Endura SUB^® 0.5 L 一次性細(xì)胞罐
Opti-Cell mini + Endura SUB^® 15 L 一次性細(xì)胞罐

圖3 CloudReady 0.5L云平臺生物反應(yīng)器(左)和Opti-Cell mini 15L臺式生物反應(yīng)器（右）

圖4 控制器參數(shù)設(shè)置

軟件系統(tǒng)：
D2MS(設(shè)備和數(shù)據(jù)管理系統(tǒng), Device & Data management system）Pro

培養(yǎng)過程及結(jié)果分析
細(xì)胞培養(yǎng)過程中的細(xì)胞生長曲線和活率變化曲線可以直觀反映出細(xì)胞的生長狀態(tài)。由圖5可以看出，在不同培養(yǎng)規(guī)模中，細(xì)胞的生長曲線與活率變化基本相同，但0.5L罐體中的最高細(xì)胞密度（PVCD）略微高于15L罐體，可能是由于15L罐體實(shí)驗(yàn)初期通氣量較大，濾器堵塞導(dǎo)致罐內(nèi)壓力增大所致。葡萄糖和乳酸代謝曲線如圖6所示，0.5L和15L葡萄糖消耗及乳酸生成再消耗的代謝曲線保持高度一致。以上結(jié)果表明，由0.5L建立的CHO細(xì)胞培養(yǎng)工藝在15L上進(jìn)行P/V放大時，細(xì)胞生長方面表現(xiàn)出較好的一致性。

圖5 不同生物反應(yīng)器中的細(xì)胞密度與活率變化曲線

圖6  不同生物反應(yīng)器中葡萄糖及乳酸代謝曲線

在第8天開始，進(jìn)行蛋白表達(dá)量的檢測，由圖7可以看出，兩種培養(yǎng)規(guī)模中，蛋白的累計(jì)速率基本保持一致。最終第14天蛋白累積量分別為6.805g/L、6.63g/L，在0.5L和15L培養(yǎng)體系中，蛋白產(chǎn)量也具有良好的一致性。

圖7 不同生物反應(yīng)器中Titer累積情況

總結(jié)

本次試驗(yàn)結(jié)果顯示，CHO細(xì)胞通過P/V放大原則，在0.5L和15L Endura SUB^®一次性生物反應(yīng)器進(jìn)行工藝放大時，在細(xì)胞生長、代謝及最終蛋白產(chǎn)量上均表現(xiàn)出較好的一致性。

迪必爾自研的CloudReady^®和Opti-Cell^® mini工藝開發(fā)平臺，可滿足不同體積的高通量平行細(xì)胞培養(yǎng)工藝需要。能夠靈活適配不同體積和材質(zhì)的罐體（玻璃/一次性）。

通過放大軟件（http://dm.parallel-bioreactor.com/dynamix），根據(jù)實(shí)際情況選擇不同的放大策略，快速進(jìn)行工藝放大。

參考文獻(xiàn)
[1] CHO-K1在Endura SUB^® 500mL一次性生物反應(yīng)器中的驗(yàn)證表達(dá)，TJX016-2023.
[2] Endura SUB^® 3L一次性生物反應(yīng)器的應(yīng)用及非浸入式DO電極性能驗(yàn)證，TJX005-2024.
[3] Opti-Cell mini生物反應(yīng)器上進(jìn)行CHO細(xì)胞培養(yǎng)工藝放大可行性的驗(yàn)證，TJX006-2023.

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