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超高密度微载体灌流培养Vero细胞工艺研究
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在制备病毒载体和疫苗的工艺方法中,基于微载体的贴壁灌流培养工艺是较为常用的技术路线。研发和生产过程中常用的微载体(以Cytodex Ⅰ为例)的投放浓度大多在3 ~ 10 g/L,而随着微载体浓度的进一步提高,会面临微载体无法完全悬浮、细胞无法均匀贴壁等问题。


本文基于T&J CloudReady™(500 mL)云平台平行生物反应器对超高微载体投放浓度(15 g/L)的参数条件进行了挑战性研究,完成Vero细胞贴壁效率及高密度灌流培养工艺验证。


前言


在制备病毒载体和疫苗的工艺方法中,基于微载体的贴壁灌流培养工艺是较为常用的技术路线。研发和生产过程中常用的微载体(以Cytodex Ⅰ为例)的投放浓度大多在3 ~ 10 g/L,而随着微载体浓度的进一步提高,会面临微载体无法完全悬浮、细胞无法均匀贴壁等问题。


本文基于T&J CloudReady™(500 mL)云平台平行生物反应器对超高微载体投放浓度(15 g/L)的参数条件进行了挑战性研究,完成Vero细胞贴壁效率及高密度灌流培养工艺验证。


方法与结果


搅拌桨叶冷模测试:在生物反应器中加入与工作体积(200 mL)相等的PBS溶液和15 g/L Cytodex Ⅰ微载体,分别测试不同类型和数量的搅拌桨叶在不同转速下微载体的悬浮情况(图1),筛选合适的搅拌桨叶组合和安装方式。


图1  不同类型和数量的搅拌桨叶冷模测试


使用T&J CloudReady™(500 mL)云平台平行生物反应器(图2)进行Vero细胞的培养。桨叶为双斜叶桨,搅拌方向为下压式。灌流装置安装于生物反应器内部,通过管路与外部进、出液瓶连接。实验工艺参数设置如表1所示,在完整的培养周期中,各参数控制均可靠且稳定(图3)。


图2  CloudReady™云平台平行生物反应器


表1 工艺参数设置




图3  培养过程中温度、pH、DO参数控制稳定性


接种后每2h取样镜检情况,总计4次,如图4所示,可见接种后6h细胞已在微载体表面铺展开且贴附较均匀。


在整个培养周期中,微载体上细胞密度变化如图5所示,葡萄糖和乳酸浓度变化如图6所示。由每天取样镜检图像(图7)可见,Day 1-2时细胞在微载体上贴附较为均匀,Day 3-5细胞快速增殖铺满微载体表面,空球率低,Day 6-8细胞在微载体上生长至较满的状态。


整个培养过程中灌流装置未出现堵塞现象,细胞增殖17.6倍。


图4 Day 0接种后每2h取样镜检图


图5 微载体上细胞密度变化曲线


图6 葡萄糖和乳酸浓度变化曲线


图7 每24 h取样镜检图


结论


本文基于T&J CloudReady™(500 mL)云平台平行生物反应器对超高微载体投放浓度的参数条件进行了挑战性研究,将微载体投放量由先前的8 g/L(详见Vero细胞高密度灌流培养及消化转移工艺验证)提高至15 g/L,再次验证了高通量微小型生物反应器在工艺开发与优化方面应用的优势和适配性。同时,也为微小型平行生物反应器这类产品针对高密度贴壁细胞培养提供全新的解决方案,加速包括病毒性疫苗、间充质干细胞、细胞人造肉等众多贴壁细胞领域的工艺开发进程。



迪必尔生物 应用技术与工程研究中心(CARE)张君轩 供稿