细胞灌流培养的那些小事(一)
2022-05-24 16:30:25

       近年来,随着生物制药行业的迅猛发展,治疗性生物药物市场随之不断扩大,截止到2021年底,已超过2000亿美元。在这个庞大的市场中,哺乳动物细胞对蛋白的修饰与其他微生物相比存在较大优势,所以动物细胞培养工艺的开发就显得尤其重要。

       追求高质量、高产率、低成本的生产工艺成为了生物制药行业的目标。其中对灌流培养工艺的开发和优化已经成为当前哺乳动物细胞培养工艺的研究热点。

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表1 常用哺乳动物细胞培养工艺特点[1]

       目前上市产品的主流仍是Fed-Batch流加培养,但不管在实验室规模、临床规模还是商业化生产中灌流工艺都正在逐步取代传统的补料培养方式。

       灌流培养的优点是能维持一个比较恒定的体积,是一个连续的补料和收获过程,能维持比较长的培养时间,由于能高效的获得高质量的产品,平均成本较低。

       缺点是操作比较复杂,同时需要配备特殊的装置设备。例如我司目前提供的TFF设备,就是配合我们合作伙伴旭化成的中空纤维产品为细胞灌流培养提供的切向流过滤系统。

 

灌流培养特点

 

商业化生产:目前补料培养普遍使用的生物反应器规模为2000L-20000L,但是对于灌流培养来说50-2000L就可以满足商业化生产需求。

反应体积:目前由于技术和材质的限制,一次性生物反应器方面普遍最大做到2000L,超过2000L通常使用不锈钢生物反应器。但对于灌流培养来讲,现有的一次性生物反应器规模就可满足灌流培养的需求。

单批次的运行时间:补料培养约为2-3周,而灌流培养通常在1-2个月。

运行批次:由于单批次运行时间比较长,每年运行的批次,灌流培养仅为补料培养的1/3-1/2。补料培养目前还不能提供稳态培养的阶段,灌流培养可以提供稳态的阶段,我们将在下期详细说明。

细胞密度:在细胞密度方面,灌流培养也有非常大的优势,目前补料培养通常的细胞密度为10^7,灌流培养的细胞密度最高甚至可以达到10^8。但是在培养基的要求方面,灌流培养对培养基的要求更复杂。

       另外,灌流培养的单次运行产率可以达到补料培养的5-20倍;灌流培养在产品质量一致性方面也要优于传统的补料培养。

       从成本角度来讲,灌流培养的成本远低于补料培养。

 

参考文献:
1、张琼琼, 方明月, 栗军杰, 等. 哺乳动物细胞灌流培养工艺开发与优化. 生物工程学报, 2020,36(6):1041-1050