Przegląd produktu
CELLIPOWER06 to bioreaktor typu koszykowy, specjalnie zaprojektowany do hodowli komórek adhezyjnych przy użyciu nośników w postaci arkuszy (tarczek włóknistych). Dzięki zatrzymywaniu komórek wewnątrz tarczek włóknistych system minimalizuje wpływ naprężeń ścinających oraz uszkodzeń wywołanych pęcherzykami do możliwie najniższego poziomu. Jest on odpowiedni do hodowli adhezyjnej komórek zwierzęcych i owadzich, szczególnie w kontekście produkcji przemysłowej szczepionek wirusowych, białek rekombinowanych oraz wektorów wirusowych. System ten został z powodzeniem zastosowany w skali przemysłowej 400 L do hodowli komórek Vero, MDCK oraz CHO.
Podstawowe zalety technologiczne
Projekt z nieruchomym łóżkiem arkuszowym
Wykorzystuje macierze wzrostu o wysokiej gęstości o strukturze plastra miodu (np. dyski Fibra-Cel® lub nośniki DISKS), zapewniające nadzwyczaj wysoką powierzchnię właściwą (około 1200 cm²/g). Pozwala to komórkom rosnąć w postaci warstw jednowarstwowych w obrębie struktury nośnika, znacznie zwiększając gęstość komórkową oraz wydajność hodowli.
Zminimalizowane naprężenie ścinające
Konstrukcja nieruchomego łóżka typu koszykowa zapewnia stabilne umocowanie nośników w bioreaktorze, całkowicie zapobiegając kontaktowi komórek z wirnikiem. Naprężenie ścinające jest redukowane do minimum, a żywotność komórek przekracza 95%. Rozwiązanie szczególnie odpowiednie dla komórek wrażliwych na naprężenia ścinające, takich jak Vero, MDCK i CHO.
Wysoka gęstość komórkowa i stabilność
Komórki mocno przyczepiają się do matrycy nośnika i rzadziej ulegają odłączeniu, umożliwiając długotrwałą, stabilną hodowlę (>7 dni). Dzięki temu znacznie zwiększa się wydajność produktu, a poziom DNA komórek gospodarza w zbiorze jest obniżany.
Weryfikacja w skali przemysłowej
Pomyślnie zastosowano w produkcji szczepionek i białek rekombinowanych o pojemności 400 L, w tym szczepionki przeciw wściekliźnie na bazie komórek Vero, produkcji EPO na bazie komórek CHO oraz szczepionki przeciw grypie ptaków na bazie komórek MDCK.
Modularne projektowanie inżynieryjne
Obsługa online czyszczenia CIP/sterylizacji SIP, opcjonalne systemy automatycznego załadunku/wyładunku nośników oraz monitorowanie zimnych punktów sterylizacji w celu spełnienia wymogów GMP.
Możliwość zdalnego monitorowania
Pełna integracja z systemami SCADA umożliwiającą rejestrację danych w czasie rzeczywistym i zdalne sterowanie, zapewniającą spójność procesu w wielu partiach oraz na różnych miejscach produkcji.
Produkcja szczepionek wirusowych
Komórki Vero: szczepionka przeciw wściekliźnie, inaktywowana szczepionka przeciw polio (IPV), szczepionka przeciw wirusowemu zapaleniu jelit u świń, szczepionka przeciw gorączce krwotocznej z zespołem nerkowym, szczepionka przeciw klasycznej chorobie świni.
Komórki MDCK: szczepionka przeciw grypie ptaków
Komórki BSR: weterynaryjna szczepionka przeciw wściekliźnie
Komórki diploidalne: ludzka szczepionka przeciw wściekliźnie (pochodzenie diploidalne)
Ekspresja białek rekombinowanych
Komórki CHO: Erytropoetyna (EPO)
Komórki Vero: Inne białka rekombinowane
Ciągła kultura perfuzyjna
Umożliwia ciągłą perfuzję przez okres do 35 dni przy stabilnej gęstości komórkowej i niskim poziomie resztkowego DNA komórek gospodarza.
Skalowanie i produkcja
Odpowiednie do pełnej walidacji w skali przemysłowej – od laboratorium po produkcję przemysłową, w tym przygotowanie próbek w skali pilotowej i komercyjną produkcję w dużej skali.
Specyfikacje techniczne
Objętość robocza
20–400 L
Rodzaj nośnika
Nośniki z dysków włókna poliestrowego (dostępne w różnych rozmiarach porów i grubościach)
Zalecane obciążenie nośnika
30 g/L
Sterowanie mieszaniem
50–300 obr/min, napęd magnetyczny
Sterowanie stężeniem tlenu rozpuszczonego (DO)
0–100 %, ±1 % (poprzez mieszanie gazów za pomocą kontrolera przepływu masowego)
Kontrola temperatury
5–65 °C, ±0,1 °C
Tlen Rozpuszczony (DO)
40 %, ±2 %, obsługa mieszania O₂/N₂/powietrza
kontrola pH
2–12, ±0,01, wyposażony w automatyczny system dozowania zasad/CO₂
System napowietrzania
Głębokie wprowadzanie gazu, 0,3–2 vvm
System zasilania
4 regulatory, każdy obsługuje do 6 wysokoprecyzyjnych pomp perystaltycznych
Maksymalna gęstość komórkowa
Do 4,5 × 10⁷ komórek/mL
Metoda sterylizacji
SIP (sterylizacja w miejscu)
Materiał
stal nierdzewna 316L (zgodna z klasą VI USP)
CERTYFIKATY
FDA 21 CFR część 11, GMP
System sterowania
Architektura rozproszona z wielopoziomowym zarządzaniem dostępu użytkowników oraz funkcjonalnością śledzenia działań (audit trail)
Sukcesywna Studia Przypadku
Szczepionka przeciwko wściekliźnie na bazie komórek Vero
W skali 400 L osiągnięto żywotność komórek >98% oraz tyter wirusa na poziomie 1,2 × 10⁶ FFU/mL.
Produkcja EPO na komórkach CHO
Osiągnięto stabilną produkcję trwającą 35 dni w trybie ciągłej perfuzji przy spójności glikozylacji >90%.
Szczepionka przeciw grypie ptaków na bazie komórek MDCK
W skali 400 L osiągnięto wydajność 5 × 10⁸ TCID₅₀/mL przy pozostałości DNA komórek gospodarza poniżej 10 pg/mL.
Szczepionka przeciw wściekliźnie na bazie komórek diploidalnych
Osiągnięto produkcję szczepionki o wysokiej czystości z niskim poziomem pozostałości DNA komórek gospodarza, wspieraną przez nośniki typu arkusz.
Dodatki techniczne
Zasada działania bioreaktora z nośnikami typu arkusz (tarczki włókniste)
Bioreaktor z nośnikami typu arkusz (znany również jako bioreaktor koszykowy) zapewnia immobilizację komórek w matrycach wzrostu o wysokiej gęstości o strukturze plastra miodu, takich jak tarczki Fibra-Cel® lub nośniki DISKS. Zapewnia to statyczne środowisko wzrostu podobne do kultury w butelkach obrotowych, jednocześnie eliminując ograniczenia związane z powiększaniem skali tradycyjnych systemów butelek obrotowych.
Te nośniki wykonane są z włókna poliestrowego i polipropylenu, mają jednowarstwową grubość około 0,44 mm oraz rozmiar porów około 15 μm. Dzięki bardzo dużej powierzchni właściwej (około 1200 cm²/g) wspierają one wzrost komórek w pojedynczej warstwie wewnątrz macierzy nośnika. Podczas hodowli nośniki są umocowane w strukturze koszyka wewnątrz bioreaktora, co zapobiega bezpośredniemu kontaktowi komórek z łopatkami mieszadła i minimalizuje naprężenia ścinające, umożliwiając osiągnięcie żywotności komórkowej powyżej 95%.
Strategia skalowania
Strategia skalowania różni się znacząco od tradycyjnych bioreaktorów z mieszadłem:
Konstrukcja o stałej warstwie nośnej
Ilość załadowanych nośników pozostaje stała, aby zapewnić jednorodne rozmieszczenie komórek w macierzy.
Optymalizacja mieszania przy niskich naprężeniach ścinających
Podczas przeskalowania na skalę przemysłową prędkość obrotowa mieszadła jest dostosowywana w zależności od typu i gęstości nośników, zwykle utrzymywana w zakresie 50–150 obr/min, aby uniknąć nadmiernego zaburzania zawiesiny.
Optymalizacja aerasji
Zastosowano głębokie napowietrzanie mikrobaniek, aby uniknąć bezpośredniego uderzania baniek w nośniki oraz zapewnić jednolite rozprowadzenie rozpuszczonego tlenu.
Ciągła kultura perfuzyjna
Typowe ułożenie warstwy stałej w formie koszyka zatrzymuje komórki i nośniki, umożliwiając stabilną, ciągłą kulturę przez okres do 35 dni i znacznie poprawiając wydajność produktu.
Projekt modułowy
Umożliwia liniowe skalowanie od produkcji laboratoryjnej do przemysłowej przy jednoczesnym zachowaniu spójnych charakterystyk hydrodynamicznych i wymiany masy.
Przewagi Procesu
Zminimalizowane naprężenie ścinające
Konstrukcja nośnika typu warstwa stała całkowicie izoluje komórki od łopatek mieszadła, co czyni ją idealną dla komórek wrażliwych na ścinanie, takich jak Vero, MDCK i CHO.
Wysoka gęstość komórkowa i stabilność
Komórki osadzone wewnątrz nośników są mniej narażone na odrywanie, co pozwala na długotrwałą, stabilną kulturę (ponad 7 dni) oraz znacznie wyższą wydajność.
Kontrola DNA komórek gospodarza
Mechanizm immobilizacji komórek oparty na nośnikach zmniejsza odpadanie komórek i obniża pozostałości DNA komórek gospodarza w zbiorze, spełniając wymagania WHO i Chińskiej Farmakopei dotyczące produktów szczepionkowych: ≤100 pg/dawka.
Prawidłowość procesu
Obsługuje tryby partii, partii z dopływem i ciągłej perfuzji, szczególnie odpowiednie do produkcji wektorów wirusowych i białek wydzielanych.
Walidacja przemysłowa
Pomyślnie zwalidowano w skali 400 L dla wielu produktów, w tym erytropoetyny (EPO) pochodzącej z komórek CHO, szczepionki przeciwko wściekliźnie na bazie komórek Vero oraz szczepionki przeciwko ptasiej grypie na bazie komórek MDCK.
Procedura przygotowania nośników i ich użytkowania
Namaczanie nośników
Całkowicie zanurz dyskowe nośniki włókniste w wodzie do iniekcji (WFI) lub wodzie oczyszczonej, aż do całkowitego nasycenia.
równoważenie pH
Przepłucz wodą oczyszczoną, aż pH zbliży się do pH wody oczyszczonej.
Sterylizacja
Załaduj nośniki do bioreaktora, dodaj roztwór PBS i sterylizuj w wysokiej temperaturze przez 30 minut.
Testy sterylności
Po ochłodzeniu opróżnij bioreaktor z roztworu PBS i napełnij go środowiskiem hodowlczym w celu 48-godzinnego testu sterylności.
Inokulacja komórek
Typowa gęstość inokulacji wynosi 3–5 × 10⁵ komórek/mL. Ujawnienie się klarowności pożywki można zaobserwować około 30 minut po inokulacji.
Standardowa hodowla
Przejście do standardowych warunków hodowlanych w celu rozbicia komórkowego i produkcji docelowego produktu.
Perspektywy zastosowania przemysłowego Produkcja szczepionek
Spełnia globalne zapotrzebowanie na wysokiej jakości, opłacalne szczepionki, w tym przeciwko wściekliźnie, IPV oraz grypie ptaków.
Ekspresja białek rekombinowanych
Szczególnie odpowiednia dla rekombinowanych białek wyrażanych w komórkach CHO o wysokiej wartości, takich jak EPO.
Produkcja wektorów wirusowych
Umożliwia produkcję w skali przemysłowej wektorów AAV, wirusa adenowirusowego oraz innych wektorów wirusowych przeznaczonych do zastosowań w terapii genowej.
Terapia komórkowa
Stosowalne do rozbudowy komórek terapeutycznych, takich jak mezenchymalne komórki macierzyste (MSC), wspierając postępy w medycynie regeneracyjnej.
Produkcja ciągła
Umożliwia procesy ciągłej perfuzji, które znacznie poprawiają wydajność i jakość produktu, jednocześnie obniżając koszty produkcji.
