הַיְצוּרִים הַבִּיאוֹלוֹגִיִּים הָעִקָּרִיִּים
1. צפיפות תאים אולטרה-גבוהה:
מגיעה ל־10⁷–10⁸ תאים למיליליטר, פי 100–1,000 יותר מאשר בבקבוקי סיבוב, מה שמגביר דרמטית את התפוקה של חיסונים ויראליים ופרוטאינים רקומביננטיים.
2. ייצור חיסונים מאופטם:
מעוצב במיוחד לתאים מסוג Vero ולתאים מסוג MDCK, הנפוצים בייצור חיסונים. כולל מערכת בקרה על שיקוע נושאי מיקרו כדי להבטיח תלייה אחידה ולמנוע הטרוגניות בצמיחה בגודל גדול.
3. יכולת הגדלה יוצאת דופן:
מאושר עד ל־5,000 ליטר — אחד ממערכות התרבות המודבקות הגדולות ביותר בתעשיית הביוטכנולוגיה והדמויות. משתמש באסטרטגיות מדורגות להוספת נוזלים ובאופטימיזציה של ערבוב כדי לצמצם את שיקוע הנושאים במהלך ההגדלה, ומבטיח עקביות בתהליך.
4. העברת מסה וחום משופרת:
עיצוב המערבולת שכוללת שש להבים יחד עם מחסום משפר את יעילות התערובת ומעבר החמצן, ומעלה את ערך kLa ב-30–40% כדי לענות על דרישות היקז החילוף החומרי הגבוהות.
5. ביטוי מוצר משופר על מיקרו-נשאים:
רבות מקווי התאים מפגינות ייצור גבוה בהרבה כאשר הן דביקות. לדוגמה, תאי CHO מייצרים 12–27 פעמים יותר נוגדנים חד-גופניים על מיקרו-נשאים מאשר בתרבויות תלויים.
6. עקביות של אצווה וניהול נתונים:
תומך השוואת נתונים בין מספר אצוות וכן בתכונה האוטומטית של 'אצווה זהובה'. שומר על סטיית הצפיפות התאית בין אצוות בתוך טווח של ±8%.
7. סביבת גזירה נמוכה:
מהירות ההערכה (20–200 סל"ד) בשילוב עם עיצוב המערבולת/המחסום שומרת על מתח הגזירה ב-≤50 דינס/סמ², ובכך מאוזנת בין השעיה של המיקרו-נשאים לבין הגנה על התאים.
יישומים 1. ייצור חיסונים ויראליים:
פלטפורמה אידיאלית לייצור בקנה מידה גדול של חיסונים נגד פוליו, שפעת ו-SARS-CoV-2. במהלך המגפה הופעלה בהצלחה לייצור חיסונים מבוססי mRNA, כאשר כל партиיה בודדת מייצרת מיליוני מנות.
2. הרחבת תאי גזע מזנכימליים (MSC):
בתהליך תרבית בנפח 1 ליטר עם מיקרו-נשאים מסוג Cytodex 1, מושגת השגשה של 7 × 10⁸ תאי MSC תוך 3 ימים. בהשוואה לבקבוקי סיבוב, מפחיתה את שטח הקרקע הנדרש ב-90% ומעלימה את התפוקה התאית הנפחית פי 4.67.
3. פיתוח תרופות מבוסס תאים:
מתאימה לתאי CAR-T, תאי גזע פלוריפוטנטיים מאולצים (iPSCs) ולמוצרים רפואיים מתקדמים אחרים מבוססי תאים (ATMPs), תוך ניצול מיקרו-נשאים כדי לספק משטחי צמיחה מורחבים ולהגביר את תפוקת התאים לרפואה מותאמת אישית.
4. ביوكטליזה וטיהור מי שפיכה:
מאפשרת קיבוע בצפיפות גבוהה של מיקרואורגניזמים על מיקרו-נשאים כדי לשפר את היעילות הביוקטליטית ואת הפירוק הביולוגי של מי שפיכה, ויישומה רלוונטי לתחומי הסביבה ואנרגיה ביולוגית.
המלצות לאופטימיזציה של התהליך
1. הכנה מקדימה של מיקרו-נשאים:
להשווות ולסלק את המיקרו-נושאים ב-PBS. לטעון ב-2–5 גרם/ליטר. לשמור על pH יציב (7.2–7.4) וטמפרטורה קבועה (37° צלזיוס) במהלך ההכנה כדי למנוע היווצרות אגירת חלקיקים או שיקוע.
2. זריעת התאים והידבקותם:
צפיפות הזריעה הראשונית: 1.5 × 10⁵ תאים/ملיליטר
לאחר ההזרעה, להחזיק באינקובציה סטטית במשך 30 דקות כדי לקדם את מגע התאים עם נושאי המיקרו.
במהלך שלב ההידבקות, לשמור על עירוב ברצף במהירות של 39 סיבובים לדקה כדי להשאיר את הנושאים תלויים, תוך מינימיזציה של כוחות גזירה על התאים שהידבקו לאחרונה.
3. אסטרטגיה לבקרת רמת החמצן המומס (DO) ו-pH:
לשמור על רמת החמצן המומס (DO) מעל 40% ועל pH בתחום 7.2–7.4
להשתמש בבקרת DO דו-ממדית:
שלב ההידבקות: DO מעל 50% כדי לתמוך בתהליך ההידבקות
שלב הגדילה: להתאים את רמת החמצן המומס (DO) דינמית לטווח 30–50%, בהתאם לצרכים המטבוליים, כדי לשפר את ביטוי המוצר
4. ניטור התרבויות:
ניטור בזמן אמת של הטמפרטורה, ה-pH והחמצן המומס (DO) באמצעות בקרת PID כפולה. ביצוע בדיקות שגרתיות של גלוקוז, לקטט ומטבוליטים אחרים כדי לדייק את אסטרטגיות ההאכלה.
5. אסטרטגיה להגדלת 용량:
התמודדות עם סיכון לשקיעה של המיקרו-נשאים על ידי:
הוספת נוזל בקטעים (הוספת 1/3 מהנפח כל 5 ימים)
הפחתת קצב הסיבוב (למשל, מ-30 סל"ד ל-25 סל"ד)
הגבלת ריכוז המיקרו-נשאים ל-≤5 גרם/ליטר כדי למנוע ערבוב לקוי ועומס גזירה גבוה
6. אופטימיזציה של האגירה:
תאי הצמדות נאספים בקלות בשל הקיבוע שלהם למשטח. ניתן לרוקן את התווך הישן, לרחוץ ולאחר מכן להוסיף תווך טרי. במערכות מיקרו-נשאים, יש להשתמש בליזיס על בסיס טריטון X-100 בשילוב ספירת תאים כדי להבטיח אגירה יעילה (סטיית תקן ≤ 5.17%).
7. אופטימיזציה של ייצור חיסונים ויראליים:
לזרוע את זרע הנגיף כאשר צפיפות התאים מגיעה לשיא (10⁷–10⁸ תאים/מ"ל)
להחליף את הטמפרטורה לטווח האופטימלי לנגיף (בדרך כלל 33–37°צ)
להשתמש באסטרטגיה של זריעה בצפיפות נמוכה ורחבת תאים בצפיפות גבוהה כדי למקסם את הפקת הנגיף
