Một lò phản ứng nuôi tế bào là gì?

Trả lời câu hỏi chính:Một lò phản ứng nuôi dưỡng tế bào là gì và làm thế nào nó duy trì các tế bào động vật có vú có khả năng sống ở mật độ cao để sản xuất thuốc sinh học?Một lò phản ứng nuôi tế bào là một lò phản ứng sinh học được thiết kế và tối ưu hóa đặc biệt cho việc nuôi dưỡng tế bào động vật có vú (như Chinese Hamster Ovary [CHO], NS0,hoặc tế bào HEK293) hoặc tế bào côn trùng trong điều kiện nhiệt độ được kiểm soát chính xác (36Không giống như các máy lên men vi sinh vật hoạt động ở tốc độ kích thích cao và tốc độ chuyển oxy, các máy lên men vi sinh vật có thể hoạt động ở mức độ cao hơn.Các lò phản ứng nuôi tế bào phải duy trì điều kiện trộn nhẹ để tránh tổn thương tế bào do cắt giảm trong khi vẫn cung cấp oxy và chất dinh dưỡng đầy đủ.

1Các nguyên tắc hoạt động cốt lõi của các lò phản ứng nuôi tế bào

·** Thiết kế trộn cắt giảm thấp **Các tế bào động vật có vú không có thành tế bào cứng và bị hư hỏng bởi căng thẳng cắt vượt quá 200 ‰ 300 dyne / cm2.6) chạy ở tốc độ thấp (20 ∼ 150 vòng/phút), thường là thiết kế dòng chảy trục (động cơ biển, động cơ tai voi) tạo ra tốc độ cắt trung bình là 30 ‰ 100 s−1 trong khi duy trì chuyển oxy đầy đủ (kLa là 2 ‰ 15 h−1).

·** Kiểm soát oxy hòa tan **Các tế bào động vật có vú tiêu thụ oxy với tốc độ 0,5 ‰ 5 × 10−12 mol / tế bào / giờ. Ở mật độ tế bào 10 ‰ 30 ‰ 106 tế bào / ml, nhu cầu oxy là 5 ‰ 50 mmol / L / giờ.Oxy được cung cấp thông qua sparging (sự bổ sung khí trực tiếp)DO được duy trì ở độ bão hòa không khí 20~60% bằng cách sử dụng vòng lặp điều khiển cascaded điều chỉnh tốc độ lưu lượng khí và thành phần (không khí, O2, N2, CO2).

·** Tháo và giữ tế bào **Nông nghiệp tế bào truyền tiếp tục cho truyền thông tươi và loại bỏ phương tiện tiêu thụ trong khi giữ các tế bào bên trong lò phản ứng bằng thiết bị giữ tế bào (thanh lọc dòng chảy tiếp xúc [ATF],Bộ lọc xoayĐiều này đạt được mật độ tế bào cao hơn 50 × 200 × 106 tế bào / mL 10 × 50 lần so với lô ăn, cho phép năng suất thể tích cao hơn 10 lần trong một lượng lò phản ứng nhỏ hơn.

2Các loại phản ứng nuôi tế bào chính

·** Bioreactors nuôi tế bào trong bể kích thích **Thép không gỉ (316L) hoặc hệ thống túi dùng một lần (50 ∼ 2.000 L) với bộ khuấy từ hoặc cơ học được gắn trên đáy.Được trang bị điều khiển đa tham số (DO), máy phân tích pH, nhiệt độ, glucose / lactate) và khả năng CIP / SIP (đối với thép không gỉ) hoặc túi phóng xạ gamma (một lần sử dụng).

·** Phân phối sóng tế bào văn hóa bioreactor **Một túi linh hoạt trên một nền tảng lắc để tạo ra pha trộn và thông khí do sóng gây ra mà không cần động cơ.tần số 1535 rpm) tạo ra căng thẳng cắt giảm thấp (50150 s−1), lý tưởng cho các tế bào nhạy cảm với cắt và các nền văn hóa mật độ thấp.

·** Phân tích tế bào bằng sợi rỗng **Một hộp mực chứa hàng ngàn sợi rỗng bán thấm (kích thước lỗ 0,2 μm, diện tích bề mặt 1 ‰ 10 m2).Các tế bào phát triển ở phía vỏ ở mật độ lên đến 1 ¢ 5 × 108 tế bào / mL trong khi phương tiện truyền thông chảy qua sợi sáng, cung cấp chất dinh dưỡng và loại bỏ chất thải. Được sử dụng cho sản xuất liên tục kháng thể đơn Clonal và protein tái tổ hợp ở khối lượng nhỏ trong thời gian dài (30~60 ngày).

Các loại lò phản ứng nuôi tế bào Ma trận so sánh

Câu hỏi thường gặp (FAQ)

Tại sao các lò phản ứng nuôi cấy tế bào phải hoạt động ở áp lực cắt thấp hơn các lò lên men vi khuẩn?

Các tế bào động vật có vú thiếu một thành tế bào peptidoglycan cứng, làm cho chúng dễ bị tổn thương do cắt giảm từ đầu động cơ, vỡ bong bóng khí và nhiễu loạn chất lỏng.Căng thẳng cắt hơn 200 ≈ 300 dyne / cm2 gây vỡ màng tế bào và giải phóng enzyme nội bàoCác tế bào vi khuẩn (vi khuẩn, nấm men) dung nạp cắt cao hơn 10 × 100 vì các thành tế bào của chúng cung cấp độ cứng cấu trúc.

Nông nghiệp tế bào truyền máu là gì và nó khác nhau như thế nào với sản phẩm theo lô?

Trong nền văn hóa lô ăn, chất dinh dưỡng được thêm vào định kỳ trong khi lô vẫn còn trong lò phản ứng cho đến khi thu hoạch (thường là 10 ¢ 14 ngày), đạt mật độ tế bào 10 ¢ 30 × 106 tế bào / ml.Trong văn hóa truyền, môi trường tươi được tiếp tục cung cấp trong khi môi trường đã qua sử dụng được tiếp tục loại bỏ và các tế bào được giữ lại bởi bộ lọc hoặc thiết bị lắng đọng,duy trì mật độ tế bào 50 ∼200 × 106 tế bào/mL trong 30 ∼60 ngày với năng suất thể tích cao hơn 5 ∼10 lần.

Yêu cầu kLa cho nuôi tế bào động vật có vú là bao nhiêu?

Các tế bào động vật có vú đòi hỏi tốc độ chuyển oxy (kLa) là 215 h−1, tùy thuộc vào mật độ tế bào và hoạt động trao đổi chất.Điều này thấp hơn đáng kể so với quá trình lên men vi khuẩn (kLa của 50~300 h−1) bởi vì các tế bào động vật có vú có tỷ lệ hấp thụ oxy cụ thể thấp hơn (00,5 × 10−12 mol/tế bào/giờ so với 10−100 × 10−12 mol/tế bào/giờ đối với vi khuẩn).

Các lò phản ứng nuôi tế bào có thể được sử dụng để sản xuất vắc-xin virus không?

Các tế bào động vật có vú (Vero, MDCK, HEK293) được nuôi dưỡng trong các lò phản ứng sinh học hỗn hợp (50 ₹ 2.000 L) là nền tảng tiêu chuẩn để sản xuất vắc-xin virus.bệnh bại liệtSau khi bị nhiễm trùng (3-7 ngày), virus được thu hoạch, thanh lọc và vô hiệu hóa.Các lò phản ứng sử dụng một lần chiếm ưu thế trong ứng dụng này do các yêu cầu ngăn chặn an toàn sinh học.