Co to jest reaktor do hodowli komórek?

Odpowiedź na podstawowe pytanie:Co to jest reaktor hodowli komórek i w jaki sposób podtrzymuje żywe komórki ssaków o wysokiej gęstości do produkcji biopharmaceutycznych?Reaktor do hodowli komórek jest bioreaktorem zaprojektowanym i zoptymalizowanym specjalnie do hodowli komórek ssaków (takich jak Chinese Hamster Ovary [CHO], NS0,lub komórek HEK293) lub komórek owadów w dokładnie kontrolowanych warunkach temperatury (36W przeciwieństwie do fermentatorów drobnoustrojowych, które działają z wysoką prędkością mieszania i prędkością przenoszenia tlenu.Reaktory do hodowli komórek muszą utrzymywać łagodne warunki mieszania, aby uniknąć uszkodzenia komórek spowodowanego obcięciem, przy jednoczesnym zapewnieniu odpowiedniego dostarczania tlenu i składników odżywczych..

1Podstawowe zasady działania reaktorów kultur komórkowych

·** Projektowanie mieszania o niskim obróbce sierści**Komórki ssaków nie posiadają sztywnej ściany komórkowej i są uszkodzone przez naprężenia cięcia przekraczające 200 ‰ 300 dyne / cm2.6) przy niskich prędkościach (20-150 obrotów na minutę), zazwyczaj konstrukcje z przepływem aksyjnym (kręg morski, kręg słoniowego ucha), które generują średnią prędkość cięcia 30 ‰ 100 s−1 przy zachowaniu odpowiedniej przenoszenia tlenu (kLa 2 ‰ 15 h−1).

·**Kontrola tlenu rozpuszczonego**Komórki ssaków zużywają tlen z częstotliwością 0,5 5 × 10−12 mol / komórka / godzinę.Tlen dostarczany jest poprzez rozpylanie (bezpośrednie dodawanie gazu)DO utrzymywane jest w nasyceniu powietrzem na poziomie 20~60% przy użyciu kaskadowej pętli sterującej, która reguluje przepływ gazu i jego skład (powietrze, O2, N2, CO2).

·** Perfuzja i zatrzymywanie komórek **Perfuzyjna kultura komórek nieustannie dostarcza świeżych mediów i usuwa zużyte media, utrzymując komórki wewnątrz reaktora za pomocą urządzenia zatrzymującego komórki (alternujący filtr przepływu tangencyjnego [ATF],filtr obrotowyW ten sposób osiąga się gęstość komórek 50×200 × 106 komórek/mL 10×50 razy wyższą niż w przypadku partii z podłączeniem, co umożliwia 10 razy wyższą wydajność objętościową w mniejszym reaktorze.

2Główne typy reaktorów kultur komórkowych

·**Bioreaktor do hodowli komórek z zbiornikiem napędzanym**System z stali nierdzewnej (316L) lub jednorazowego worka (50 ‰ 2 000 L) z magnetycznym lub mechanicznym mieszalnikiem zamontowanym na dnie.Wyposażone w układ sterowania wieloparametrycznym (DO), pH, temperatury, analizatorów glukozy/laktatu) i możliwości CIP/SIP (w przypadku stali nierdzewnej) lub worków o promieniowaniu gamma (jednorazowego użytku).

·Bioreaktor do hodowli komórek z mieszaną faląPółka elastyczna na platformie kołysanej, która generuje mieszanie i wentylację wywołane falą bez obrotowców.częstotliwość 15 ≈ 35 obrotów na minutę) tworzy niskie naprężenie cięcia (50 ≈ 150 s−1), idealny dla komórek wrażliwych na cięcie i kultur o niskiej gęstości.

·** Reaktor do hodowli komórek włókien pustej**Kartusz zawierający tysiące półprzepuszczalnych włókien pustych (rozmiar porów 0,2 μm, powierzchnia powierzchni 1 ‰ 10 m2).Komórki rosną po stronie powłoki w gęstościach do 1 5 × 108 komórek / ml, podczas gdy media przepływają przez światło włókien, dostarczając składniki odżywcze i usuwając odpady. Stosowany do długotrwałej (30 ∼ 60 dni) ciągłej produkcji przeciwciał monoklonalnych i białek rekombinowanych w małych ilościach.

Rodzaje reaktorów do hodowli komórek Macierza porównawcza

Często zadawane pytania (FAQ)

Dlaczego reaktory kultur komórkowych muszą działać przy niższym naprężeniu cięcia niż fermentatory drobnoustrojowe?

Komórki ssaków nie mają sztywnej ściany komórkowej peptidoglikanu, co sprawia, że są podatne na uszkodzenia poprzez cięcie przez końcówki obrotowe, pęknięcie bańki gazowej i turbulencje płynu.Naciski obcięcia powyżej 200-300 dyne/cm2 powodują pęknięcie błony komórkowej i uwalnianie enzymów wewnątrzkomórkowychKomórki drobnoustrojowe (bakterie, drożdże) tolerują 10×100 razy wyższe obcięcie, ponieważ ich ściany komórkowe zapewniają sztywność strukturalną.

Co to jest kultura komórek perfuzyjnych i czym różni się ona od hodowli w partii?

W kulturze z podaną partią składniki odżywcze są dodawane okresowo, podczas gdy partia pozostaje w reaktorze do zbiorów (zwykle 10 ‰ 14 dni), osiągając gęstość komórek 10 ‰ 30 × 106 komórek/ml.W kulturze perfuzyjnej, świeże media są stale podawane, podczas gdy zużyte media są stale usuwane, a komórki są zatrzymywane przez filtr lub urządzenie osadzania,utrzymanie gęstości komórek 50 ‰ 200 ‰ 106 komórek/ml przez 30 ‰ 60 dni przy 5 ‰ 10 ‰ wyższej wydajności objętościowej.

Jaki jest wymóg kLa dla hodowli komórek ssaków?

Komórki ssaków wymagają prędkości przenoszenia tlenu (kLa) wynoszącej 2 ≈ 15 h − 1, w zależności od gęstości komórek i aktywności metabolicznej.Jest to znacznie niższe niż w fermentacji mikrobiologicznej (kLa 50 ≈ 300 h−1), ponieważ komórki ssaków mają niższe współczynniki wchłaniania tlenu specyficznego (00,5 ∆5 × 10−12 mol/komórkę/godzinę w porównaniu z 10 ∆100 × 10−12 mol/komórkę/godzinę w przypadku bakterii).

Czy reaktory hodowli komórek można wykorzystać do produkcji szczepionek wirusowych?

Tak. Komórki ssaków (Vero, MDCK, HEK293) hodowane w bioreaktorach z zbiornikiem (50 ‰ 2000 l) są standardową platformą do produkcji szczepionek wirusowych. Komórki są zakażone wirusem (grypą,polioPo zakażeniu (37 dni) wirus jest zbierany, oczyszczany i inaktywowany.Reaktory jednorazowego użytku dominują w tym zastosowaniu ze względu na wymagania dotyczące bezpieczeństwa biologicznego.