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应用案例分享 I 微型灌流反应器在工艺开发阶段应用

发布时间:2022-03-29浏览次数:

Erbi Breez™微灌流反应器优势

Ø  2ml的工作体积

Ø  高通量的平行反应器(可同时运行4个)

Ø  全自动控制系统:细胞密度(OD)、溶氧(DO)、酸碱度(PH)的光学传感器

Ø  高细胞密度连续流工艺


一.微型反应器2mLATF 200mL反应器平行性比较

1.1细胞生长阶段的对比

如下图所示:细胞生长(扩增)阶段(day0-day9),两个反应器具有相同的细胞密度增长趋势和葡萄糖代谢情况,显示出良好的试验平行性



1.2 稳态灌流下的细胞生长

经过前期的验证,两者在细胞生长阶段具有良好的平行性。为了进一步了解稳态灌流下的细胞生长对比情况,直接采用高密度接种。如下图所示:接种密度从30M开始培养,考虑Breez反应器中滤膜有潜在堵塞风险,Breez反应器的目标密度控制为ATF反应器的一半,相应灌流速率控制为一半,细胞比灌流速率CSPR控制在同一水平(15-18 pL/cell/day),显示了系统稳态灌流下的培养稳定性。



1.3细胞生产代谢对比


如上图所示:生长速率变化具有良好的平行趋势,细胞的单克隆抗体的产率表现出良好的均一性。



如上图所示:在单克隆抗体的糖基化亚型及电荷异质性表现上,ATF系统反应器和Erbi breez有着相似的产品质量属性。


二、DoE案例:Simplex-centroid (mixture) design(单纯形重心设计法)

单形格子设计是 Scheffé 提出的一种混料设计,设试验中考察的指标为 y ,那么 y 与 p 个因子 x1,x2,...,xp 的关系可以表示为:y=f(x1,x2,……xp)+ε其中,ε是随机误差,称 y=f(x1,x2,…,xp) 为响应函数,当响应函数中的未知参数用估计值代替后便得到回归方程,也称响应曲面方程。由于 f(x1,x2,...,xp) 形式往往是未知的,通常用 x1,x2,…,xp 的一个 d 次多项式表示,此时一个混料试验由因子数 p 与响应多项式的次数 d 来确定,用 M{p,d} 表示一个混料试验。



该方法是一种效率较高的混料试验统计模型,它能根据试验点和响应值给出响应曲面(模型)。具有较高的精度和可靠性,以及较少的试验量,很适合混料试验设计。


2.1.培养基优化的混料试验设计

构建影响培养基的工艺参数模型,评估Erbi breez的最佳培养环境

如图所示案例:4种培养基,共N1-N18种混合培养策略,p=4阶格子设计


2.2平行试验安排

本试验一共使用8个灌流反应系统,灌流速率为1vvd,每种混合方式培养测试7天(共N18种培养策略),其中C1-C4反应器表现如下图所示:通过OD值显示,本次反应的细胞密度控制在55-60 x 106 cells/mL,每7天更换一次培养基,通过记录cell bleed从而评估培养基表现。


2.3三角坐标图

本实验默认M3的占比25%,从而绘制出其他3种培养基混合的生长速率和乳酸代谢变化的三角坐标图,仅供参考;在实际案例中,可根据三角坐标系在最大值作图,可得自然空间中最大值坐标,最后用编码矩阵转换得真实比例,即,按该比例混合培养基,提供的培养环境最优。








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