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使用 Incyte 活细胞密度测量技术实时在线监控CHO细胞的培养过程
提 供 商： 瑞士哈美顿博纳图斯股份公司上海代表处 资料大小：
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 在线监控CHO细胞培养

 

在R&D阶段比较不同的细胞密度测量技术

 

行业: 学术

应用: CHO细胞生产单抗

Hamilton 产品: Incyte, PC Box

在治疗和诊断用单抗的生产中，中国仓鼠卵细胞（CHO）是zui常用的细胞。

哺乳动物细胞的培养耗费巨大，任何对细胞生长的不利因素都要尽量避免。

研究表明超过15%的细胞培养实验都存在过程理解错误和污染问题，导致一些诸如营养物质过度消耗，凋零细胞聚集，培养基性质改变，遗传性质的变更等等不利的后果。

因此在生物反应器中培养CHO细胞必须确保无菌条件，从而保证生产工艺的经济性和可放大性。

现在科学家通过取样以及离线分析可以获得诸如细胞活率等大部分关于细胞生长的参数，从而得到关于培养条件信息。但是取样以及离线分析又会存在种种问题，例如提高了培养过程受污染的风险，需要大量熟练技术人员和大量的时间来采样及分析数据，只能获得关于细胞生长过程有限的数据。幸运的是我们现在拥有在线技术以监控细胞的生长，从而减少污染的风险，并且不会漏掉培养过程中的关键节点。

匈牙利布达佩斯技术与经济大学在细胞培养工艺方面做了大量工作，他们采用Hamilton的在线细胞密度监控技术（Incyte）监控细胞培养过程，并且将结果与现有的离线分析方法做比较。


Incyte优势

 


1.    fed-batch工艺补料点的识别

2.    关于细胞生长的连续的信息

3.    可靠

4.    方便

5.    提高产率

6.    优化补料策略

 

测定细胞系数

 

在做在线测量之前，我们首先需要确定细胞系数，即细胞密度与介电常数之间的换算关系。
 图1显示了细胞密度与介电常数之间的线性关系。通过这种线性换算，我们可以很方便的将直接测量获得的介电常数换算成其他的单位（例如个数/L等）。

 

 

 


 

图1 : 电容与活细胞浓度的换算关系

 

批次培养

 

首先监控了细胞的批次培养过程。

图2显示了不同的细胞密度测量方法获得的关于细胞的生长趋势。

图中可以看出，在培养过程的后期，细胞密度变大，营养物质减少，离线测量数据与在线数据的偏离较大。 

 


图2 ：三种不同方法获得的CHO细胞批次培养的生长曲线：

Hamilton Incyte电容电极， Buker Chamber细胞计数仪，MUSE细胞计数仪

 

补料-批次培养

在补料-批次培养的工艺工程中，同样比较了三种不同方法获得的关于细胞密度变化的曲线。
在培养的起始阶段之后，每隔48到72小时，添加15%体积的料液，从图3可以看到，每一次的补料过程都被Incyte电极及时的监测到。(介电常数由于细胞密度被稀释而下降)。
总的来说在细胞的增殖阶段，离线和在线的数据有很好的相关性。另外图3也显示了离线方法想要不漏掉关于培养过程的重要信息，必须要很好的设计取样的时间点。
 

 


 

图3 ：三种不同方法获得的CHO细胞补料-批次培养的生长曲线：

Hamilton Incyte电容电极， Buker Chamber细胞计数仪，MUSE细胞计数仪

结论

无论何种工艺，所有的测量方法在细胞增殖阶段都有很好的相关性。但随着培养时间的延长，细胞碎片也随之增多。
细胞碎片可能在一定程度上影响了离线数据的准确获得。 然而Incyte电极在相对高的细胞数量和细胞碎片条件下没有受到干扰，很好的完成测量。培养时间越长，结果偏差的越大，这是因为时间越长，离线方法越需要更多取样分析和劳动，以至于很难密切监控细胞培养过程。 Incyte作为一种在线测量技术，可以实时监控培养过程，发现与理想工艺之间的偏差，及时调整工艺从而获得更好的生产效果。  

作者

 

Eszter Szabó, Annamária Fricska,

Edit Hirsch, András Ballagi*

Budapest University of Technology and Economics,

Biotechnology unit at Pharmatech Model Laboratory,

Hungary, H-1111 Budapest, Muegyetem rkp. 3

 


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