一次性反应器助力进行CHO细胞工艺放大验证

引言

工艺放大是从研发到生产实现工艺转移的重要阶段，而使用不同的生物反应器在不同的工作体积下进行工艺生产时，温度、pH、DO等与规模无关的变量很容易保持不变。但与罐体结构，工作体积相关的如搅拌、叶轮叶尖速度、通气速率等参数在放大过程中很难保持完全不变。因此，在进行工艺放大或缩小时需要综合进行考虑，选择最合适的放大或缩小策略。

本试验使用CHO细胞在Endura SUB^®0.5L和15L一次性罐体进行培养，通过迪必尔自主开发的工艺放大软件进行基于P/V放大原则的工艺放大验证。

图1 Endura SUB^®一次性硬质罐体（0.5-15L）

图2  迪必尔生物反应器放大工具(见文末链接）

材料与方法

实验场所：
迪必尔生物 应用技术与工程研究中心（CARE）

细胞类型：
CHO-K1

反应器控制器及罐体：
CloudReady + Endura SUB^® 0.5 L 一次性细胞罐
Opti-Cell mini + Endura SUB^® 15 L 一次性细胞罐

图3 CloudReady 0.5L云平台生物反应器(左)和Opti-Cell mini 15L台式生物反应器（右）

图4 控制器参数设置

软件系统：
D2MS(设备和数据管理系统, Device & Data management system）Pro

培养过程及结果分析
细胞培养过程中的细胞生长曲线和活率变化曲线可以直观反映出细胞的生长状态。由图5可以看出，在不同培养规模中，细胞的生长曲线与活率变化基本相同，但0.5L罐体中的最高细胞密度（PVCD）略微高于15L罐体，可能是由于15L罐体实验初期通气量较大，滤器堵塞导致罐内压力增大所致。葡萄糖和乳酸代谢曲线如图6所示，0.5L和15L葡萄糖消耗及乳酸生成再消耗的代谢曲线保持高度一致。以上结果表明，由0.5L建立的CHO细胞培养工艺在15L上进行P/V放大时，细胞生长方面表现出较好的一致性。

图5 不同生物反应器中的细胞密度与活率变化曲线

图6  不同生物反应器中葡萄糖及乳酸代谢曲线

在第8天开始，进行蛋白表达量的检测，由图7可以看出，两种培养规模中，蛋白的累计速率基本保持一致。最终第14天蛋白累积量分别为6.805g/L、6.63g/L，在0.5L和15L培养体系中，蛋白产量也具有良好的一致性。

图7 不同生物反应器中Titer累积情况

总结

本次试验结果显示，CHO细胞通过P/V放大原则，在0.5L和15L Endura SUB^®一次性生物反应器进行工艺放大时，在细胞生长、代谢及最终蛋白产量上均表现出较好的一致性。

迪必尔自研的CloudReady^®和Opti-Cell^® mini工艺开发平台，可满足不同体积的高通量平行细胞培养工艺需要。能够灵活适配不同体积和材质的罐体（玻璃/一次性）。

通过放大软件（http://dm.parallel-bioreactor.com/dynamix），根据实际情况选择不同的放大策略，快速进行工艺放大。

参考文献
[1] CHO-K1在Endura SUB^® 500mL一次性生物反应器中的验证表达，TJX016-2023.
[2] Endura SUB^® 3L一次性生物反应器的应用及非浸入式DO电极性能验证，TJX005-2024.
[3] Opti-Cell mini生物反应器上进行CHO细胞培养工艺放大可行性的验证，TJX006-2023.

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