一次性生物反應(yīng)器在進(jìn)行抗體工藝開(kāi)發(fā)研究中的應(yīng)用

 

隨著生物制藥行業(yè)的成熟，提高靈活性和生產(chǎn)率、加快上市時(shí)間正在推動(dòng)使用一次性生物反應(yīng)器（Single-use bioreactor，SUB）取代傳統(tǒng)的玻璃或不銹鋼產(chǎn)品。在生物制藥行業(yè)中使用SUB可以顯著提升制造和研發(fā)過(guò)程的效率，提高資金利用率，增強(qiáng)研發(fā)及生產(chǎn)部門的靈活性，減少啟動(dòng)時(shí)間和成本，消除交叉污染的風(fēng)險(xiǎn)。

 

此外，它還顯著降低了液體原料的浪費(fèi)、勞動(dòng)力成本以及現(xiàn)場(chǎng)質(zhì)量和驗(yàn)證要求。尤其在快速發(fā)展的抗體領(lǐng)域中，可實(shí)現(xiàn)從研發(fā)到生產(chǎn)的快速銜接。本次案例驗(yàn)證了Endura SUB^® 系列一次性生物反應(yīng)器（圖1）將抗體工藝從500mL放大至3L的可行性，為工藝開(kāi)發(fā)人員提供參考。
 

圖1 Endura SUB^® 3L一次性細(xì)胞罐

 

方法與結(jié)果

 

使用搭載D²MS系統(tǒng)的Opti-Cell mini系列生物反應(yīng)器及Endura SUB^® 3L一次性細(xì)胞罐（圖2）進(jìn)行CHO-K1抗體表達(dá)工藝實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)工藝參數(shù)和補(bǔ)料策略根據(jù)該細(xì)胞株在CloudReady™500mL優(yōu)化的結(jié)果設(shè)置（表1，表2）。其中，空氣以10mL/min（0.07VVM）的通氣速率進(jìn)行恒通，DO由氧氣的通氣速率級(jí)聯(lián)控制，pH由二氧化碳（酸）通氣速率級(jí)聯(lián)控制。在完整的培養(yǎng)周期中，各參數(shù)控制均可靠且穩(wěn)定。

 

圖2 搭載D²MS系統(tǒng)的Opti-Cell mini系列生物反應(yīng)器(左)和Endura SUB^®3L罐體（右）

 

 

結(jié)果與分析

本次實(shí)驗(yàn)中，培養(yǎng)周期內(nèi)細(xì)胞的生長(zhǎng)曲線及活率變化曲線如圖3所示。培養(yǎng)過(guò)程中細(xì)胞前期快速生長(zhǎng)，最高細(xì)胞密度達(dá)1.88×10⁷cells/mL，同時(shí)細(xì)胞活率維持在95%-100%之間，至第15天結(jié)束批次時(shí)細(xì)胞活率降至82%。葡萄糖及乳酸代謝曲線如圖4所示，在培養(yǎng)過(guò)程中葡萄糖快速消耗，乳酸先累積再消耗。

 

圖3 細(xì)胞生長(zhǎng)曲線及活率變化曲線

 

圖4 葡萄糖及乳酸代謝曲線

 

抗體表達(dá)量是抗體工藝中的關(guān)鍵目標(biāo)參數(shù)之一，對(duì)于抗體工藝的建立與優(yōu)化具有重要指導(dǎo)作用。在實(shí)驗(yàn)進(jìn)行至第8天時(shí)，進(jìn)行蛋白表達(dá)量的相關(guān)檢測(cè)，并記錄表達(dá)量（圖5）。第8天至第15天，抗體產(chǎn)量逐漸增加，在第15天時(shí)表達(dá)量達(dá)到2.98g/L，表明在一次性細(xì)胞罐Endura SUB^®3L中CHO-K1細(xì)胞同樣能夠正常完成相關(guān)抗體蛋白的合成。
 

 

圖5 蛋白累計(jì)表達(dá)量

 

結(jié)論

在本次實(shí)驗(yàn)中，CHO-K1細(xì)胞在Endura SUB^® 3L一次性細(xì)胞罐內(nèi)生長(zhǎng)正常且活率維持較好，最終抗體滴度相比500mL工藝（2.40g/L）提升了20%。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，Endura SUB^® 3L一次性細(xì)胞罐能夠在抗體工藝中替代傳統(tǒng)玻璃罐，加速抗體工藝開(kāi)發(fā)流程。

 

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應(yīng)用技術(shù)與工程研究中心CARE 程黃鶴 供稿