ภาพรวมผลิตภัณฑ์
CELLIPOWER06 เป็นเครื่องปฏิกรณ์ชีวภาพแบบตะกร้า ซึ่งออกแบบมาโดยเฉพาะสำหรับการเพาะเลี้ยงเซลล์ที่ยึดติด (adherent cell culture) โดยใช้ตัวรองรับแบบแผ่น (fiber disks) ระบบดังกล่าวรักษาเซลล์ไว้ภายในตัวรองรับแบบเส้นใย จึงสามารถลดแรงเฉือน (shear stress) และความเสียหายจากฟองอากาศได้มากที่สุด เหมาะสำหรับการเพาะเลี้ยงเซลล์สัตว์และเซลล์แมลงที่ยึดติด โดยเฉพาะอย่างยิ่งในการผลิตวัคซีนเชื้อไวรัส โปรตีนรีคอมบิแนนท์ และเวกเตอร์ไวรัสในปริมาณมาก ระบบดังกล่าวได้รับการประยุกต์ใช้อย่างประสบความสำเร็จในระดับอุตสาหกรรมที่ความจุ 400 ลิตร สำหรับการเพาะเลี้ยงเซลล์ Vero, MDCK และ CHO
ข้อได้เปรียบทางเทคนิคหลัก
การออกแบบแบบเตียงคงที่แบบแผ่น
ใช้เมทริกซ์การเจริญเติบโตแบบความหนาแน่นสูงที่มีโครงสร้างเป็นรังผึ้ง (เช่น ดิสก์ Fibra-Cel® หรือตัวพา DISKS) ซึ่งให้พื้นที่ผิวเฉพาะสูงมาก (ประมาณ 1200 ตร.ซม./กรัม) ส่งผลให้เซลล์สามารถเจริญเติบโตเป็นชั้นเดี่ยว (monolayer) ภายในโครงสร้างของตัวพา ทำให้ความหนาแน่นของเซลล์และประสิทธิภาพของการเพาะเลี้ยงดีขึ้นอย่างมาก
ลดแรงเฉือนให้น้อยที่สุด
การออกแบบแบบตะกร้าสำหรับเตียงคงที่ (basket-type fixed bed) ยึดตัวพาไว้ภายในไบโอเรแอคเตอร์อย่างมั่นคง ป้องกันไม่ให้เซลล์สัมผัสกับใบพัดอย่างสมบูรณ์ จึงลดแรงเฉือนให้ต่ำที่สุด โดยอัตราการมีชีวิตรอดของเซลล์สูงกว่า 95% เหมาะอย่างยิ่งสำหรับเซลล์ที่ไวต่อแรงเฉือน เช่น เซลล์ Vero, MDCK และ CHO
ความหนาแน่นของเซลล์สูงและความเสถียร
เซลล์ยึดติดแน่นภายในโครงสร้างของตัวพา และมีแนวโน้มหลุดลอกน้อยลง ทำให้สามารถเพาะเลี้ยงได้อย่างเสถียรในระยะยาว (>7 วัน) ซึ่งช่วยเพิ่มผลผลิตของผลิตภัณฑ์อย่างมีนัยสำคัญ ขณะเดียวกันยังลดระดับดีเอ็นเอของเซลล์โฮสต์ในน้ำเก็บเกี่ยวลงด้วย
ได้รับการตรวจสอบความเหมาะสมสำหรับการใช้งานในระดับอุตสาหกรรม
ใช้งานได้สำเร็จในการผลิตวัคซีนและโปรตีนรีคอมบิแนนท์ขนาด 400 ลิตร รวมถึงวัคซีนพิษสุนัขบ้าจากเซลล์ Vero วัคซีน EPO จากเซลล์ CHO และวัคซีนไข้หวัดนกจากเซลล์ MDCK
การออกแบบวิศวกรรมแบบโมดูลาร์
รองรับการทำความสะอาดและฆ่าเชื้อแบบออนไลน์ (CIP/SIP) ระบบการโหลด/ปลดโหลดตัวพาแบบอัตโนมัติ (ตามตัวเลือก) และการตรวจสอบจุดเย็นสุดระหว่างกระบวนการฆ่าเชื้อ เพื่อให้สอดคล้องกับข้อกำหนด GMP
ความสามารถในการตรวจสอบระยะไกล
ผสานรวมอย่างสมบูรณ์กับระบบ SCADA เพื่อบันทึกข้อมูลแบบเรียลไทม์และการควบคุมจากระยะไกล ทำให้มั่นใจได้ถึงความสม่ำเสมอของกระบวนการในแต่ละชุดการผลิตและในหลายสถานที่การผลิต
การผลิตวัคซีนไวรัส
เซลล์ Vero: วัคซีนพิษสุนัขบ้า วัคซีนโปลิโอชนิดตาย (IPV) วัคซีนโรคท้องร่วงระบาดในสุกร วัคซีนโรคไข้เลือดออกพร้อมภาวะไตวาย วัคซีนโรคไข้หูดับคลาสสิกในสุกร
เซลล์ MDCK: วัคซีนไข้หวัดนก
เซลล์ BSR: วัคซีนพิษสุนัขบ้าสำหรับสัตว์
เซลล์ดิพลอยด์: วัคซีนพิษสุนัขบ้าสำหรับมนุษย์ (ที่ได้จากเซลล์ดิพลอยด์)
การแสดงออกของโปรตีนรีคอมบิแนนท์
เซลล์ CHO: อีริโธรโปอีติน (EPO)
เซลล์ Vero: โปรตีนรีคอมบิแนนท์ชนิดอื่นๆ
การเพาะเลี้ยงแบบไหลผ่านอย่างต่อเนื่อง
รองรับการเพาะเลี้ยงแบบไหลผ่านอย่างต่อเนื่องได้นานสูงสุด 35 วัน โดยมีความหนาแน่นของเซลล์คงที่และระดับดีเอ็นเอของเซลล์โฮสต์ที่เหลือค้างต่ำ
การขยายขนาดและการผลิต
เหมาะสมสำหรับการตรวจสอบและยืนยันประสิทธิภาพในทุกระดับ ตั้งแต่ห้องปฏิบัติการไปจนถึงการผลิตเชิงอุตสาหกรรม รวมถึงการเตรียมตัวอย่างในระดับพายโลต์และการผลิตเชิงพาณิชย์ในระดับใหญ่
ข้อมูลจำเพาะทางเทคนิค
ปริมาตรการทำงาน
20–400 ลิตร
ประเภทผู้ขนส่ง
ตัวรองรับแผ่นใยโพลีเอสเตอร์ (มีให้เลือกหลายขนาดรูพรุนและหลายความหนา)
ปริมาณการบรรจุตัวรองรับที่แนะนำ
30 กรัม/ลิตร
การควบคุมการกวน
50–300 รอบต่อนาที โดยขับเคลื่อนด้วยแม่เหล็ก
การควบคุมความเข้มข้นของออกซิเจนละลาย (DO)
0–100% ±1% (ผ่านระบบผสมก๊าซแบบควบคุมอัตราการไหลมวล)
การควบคุมอุณหภูมิ
5–65°C ±0.1°C
ออกซิเจนที่ละลาย (DO)
40% ±2% รองรับการผสมก๊าซ O₂/ N₂/ อากาศ
การควบคุมค่า pH
2–12 ±0.01 พร้อมระบบป้อนสารด่าง/ CO₂ โดยอัตโนมัติ
ระบบการให้อากาศ
การกระจายอากาศแบบลึก 0.3–2 vvm
ระบบการให้อาหาร
4 ตัวควบคุม โดยแต่ละตัวรองรับปั๊มแบบเพอริสตาลติกความแม่นยำสูงได้สูงสุด 6 ตัว
ความหนาแน่นสูงสุดของเซลล์
สูงสุด 4.5 × 10⁷ เซลล์/มล.
วิธีการฆ่าเชื้อ
การฆ่าเชื้อในสถานที่ (SIP)
วัสดุ
เหล็กกล้าไร้สนิมเกรด 316L (สอดคล้องกับ USP Class VI)
การรับรอง
ข้อบังคับ FDA 21 CFR ส่วนที่ 11 และ GMP
ระบบควบคุม
สถาปัตยกรรมแบบกระจายศูนย์ พร้อมระบบจัดการการเข้าถึงของผู้ใช้หลายระดับและฟังก์ชันบันทึกประวัติการดำเนินการ (audit trail)
กรณีศึกษาที่ประสบความสำเร็จ
วัคซีนพิษสุนัขบ้าสำหรับเซลล์ Vero
ที่ขนาด 400 ลิตร สามารถบรรลุอัตราการมีชีวิตรอดของเซลล์ได้มากกว่า 98% และค่าความเข้มข้นของไวรัส (viral titer) อยู่ที่ 1.2 × 10⁶ FFU/มล.
การผลิต EPO ด้วยเซลล์ CHO
บรรลุการผลิตอย่างต่อเนื่องเป็นเวลา 35 วันภายใต้โหมด perfusion อย่างมั่นคง โดยมีความสม่ำเสมอของการไกลโคซิเลชันมากกว่า 90%
วัคซีนไข้หวัดนกสำหรับเซลล์ MDCK
ที่ขนาด 400 ลิตร สามารถผลิตวัคซีนได้ในปริมาณ 5 × 10⁸ TCID₅₀/มล. โดยมีดีเอ็นเอของเซลล์โฮสต์ที่เหลือตกค้างน้อยกว่า 10 ไพโคกรัม/มล.
วัคซีนพิษสุนัขบ้าสำหรับเซลล์ไดโพลิด
สามารถผลิตวัคซีนที่มีความบริสุทธิ์สูงพร้อมด้วยดีเอ็นเอของเซลล์โฮสต์ที่เหลือตกค้างต่ำ โดยใช้ตัวพาแบบแผ่น (sheet-type carriers)
เอกสารเสริมทางเทคนิค
หลักการทำงานของเครื่องปฏิกรณ์ชีวภาพแบบตัวพาแผ่น (แผ่นเส้นใย)
เครื่องปฏิกรณ์ชีวภาพแบบตัวพาแผ่น (ซึ่งยังรู้จักกันในชื่อเครื่องปฏิกรณ์ชีวภาพแบบตะกร้า) ทำหน้าที่ตรึงเซลล์ไว้ภายในโครงสร้างแมทริกซ์สำหรับการเจริญเติบโตแบบความหนาแน่นสูงที่มีลักษณะเป็นรังผึ้ง เช่น แผ่น Fibra-Cel® หรือตัวพาแบบ DISKS ซึ่งให้สภาพแวดล้อมสำหรับการเจริญเติบโตแบบคงที่คล้ายกับวิธีเพาะเลี้ยงในขวดแบบหมุน (roller bottle culture) แต่สามารถแก้ปัญหาข้อจำกัดในการขยายขนาด (scale-up) ที่เกิดขึ้นกับระบบแบบหมุนแบบดั้งเดิมได้
ตัวพาเหล่านี้ทำจากเส้นใยโพลีเอสเตอร์และโพลิโพรพิลีน โดยมีความหนาของชั้นเดียวประมาณ 0.44 มม. และขนาดรูพรุนประมาณ 15 ไมโครเมตร ด้วยพื้นที่ผิวเฉพาะที่สูงมาก (ประมาณ 1200 ตร.ซม./ก.) จึงสามารถรองรับการเจริญเติบโตของเซลล์ในรูปแบบชั้นเดียวภายในโครงสร้างของตัวพาได้ ระหว่างกระบวนการเพาะเลี้ยง ตัวพาจะถูกยึดไว้ภายในโครงสร้างตะกร้าภายในปฏิกรณ์ เพื่อป้องกันไม่ให้เซลล์สัมผัสโดยตรงกับใบพัด จึงลดแรงเฉือนลงได้อย่างมีประสิทธิภาพ และทำให้อัตราการมีชีวิตรอดของเซลล์สูงกว่า 95%
กลยุทธ์การขยายขนาด
กลยุทธ์การขยายขนาดแตกต่างอย่างมากจากปฏิกรณ์แบบถังกวนแบบดั้งเดิม:
การออกแบบโครงสร้างแบบเบดคงที่
ปริมาณตัวพาที่โหลดเข้าไปยังระบบยังคงค่าคงที่ เพื่อให้มั่นใจว่าการกระจายตัวของเซลล์ภายในโครงสร้างของตัวพาจะสม่ำเสมอ
การปรับแต่งการกวนแบบแรงเฉือนต่ำ
ในการขยายขนาดสู่ระดับอุตสาหกรรม ความเร็วในการกวนจะถูกปรับตามชนิดและมวลจำเพาะของตัวพา โดยทั่วไปจะรักษาไว้ที่ 50–150 รอบต่อนาที เพื่อหลีกเลี่ยงการรบกวนที่รุนแรงเกินไป
การปรับแต่งการให้อากาศ
ใช้การฉีดอากาศแบบไมโครบับเบิลลึกเพื่อหลีกเลี่ยงการกระทบโดยตรงของฟองต่อตัวพาหะ และรับประกันการกระจายออกซิเจนที่ละลายอย่างสม่ำเสมอ
การสนับสนุนแบบเพอร์ฟิวชันอย่างต่อเนื่อง
โครงสร้างแบบตะกร้าสำหรับเตียงคงที่สามารถกักเก็บเซลล์และตัวพาหะไว้ได้ ทำให้สามารถเพาะเลี้ยงอย่างต่อเนื่องและมีเสถียรภาพได้นานสูงสุดถึง 35 วัน และเพิ่มผลผลิตของผลิตภัณฑ์ได้อย่างมาก
การออกแบบแบบโมดูลาร์
รองรับการขยายขนาดเชิงเส้นจากห้องปฏิบัติการสู่การผลิตในระดับอุตสาหกรรม โดยยังคงรักษารูปแบบการไหลของของไหล (hydrodynamic) และลักษณะการถ่ายโอนมวล (mass transfer) ให้สอดคล้องกัน
ข้อดีของกระบวนการ
ลดแรงเฉือนให้น้อยที่สุด
การออกแบบตัวพาหะแบบแผ่นสำหรับเตียงคงที่แยกเซลล์ออกจากใบพัดอย่างสมบูรณ์ จึงเหมาะอย่างยิ่งสำหรับเซลล์ที่ไวต่อแรงเฉือน เช่น เซลล์ Vero, MDCK และ CHO
ความหนาแน่นของเซลล์สูงและความเสถียร
เซลล์ที่ฝังอยู่ภายในตัวพาหะมีแนวโน้มหลุดลอกน้อยลง ทำให้สามารถเพาะเลี้ยงอย่างมีเสถียรภาพในระยะยาว (>7 วัน) และให้ผลผลิตสูงขึ้นอย่างมาก
การควบคุมดีเอ็นเอของเซลล์โฮสต์
กลไกการตรึงเซลล์บนตัวพาหะช่วยลดการหลุดลอกของเซลล์ และลดปริมาณดีเอ็นเอของเซลล์โฮสต์ที่ตกค้างในผลิตภัณฑ์ที่เก็บเกี่ยว ซึ่งสอดคล้องตามข้อกำหนดขององค์การอนามัยโลก (WHO) และเภสัชตำรับจีน ที่ระบุว่าต้องไม่เกิน 100 ไพโคกรัมต่อโดสสำหรับผลิตภัณฑ์วัคซีน
ความยืดหยุ่นของกระบวนการ
รองรับโหมดการผลิตแบบแบตช์ แบบฟีด-แบตช์ และแบบต่อเนื่องแบบเพอร์ฟิวชัน โดยเฉพาะอย่างยิ่งเหมาะสำหรับการผลิตเวกเตอร์ไวรัสและโปรตีนที่ถูกหลั่งออกมา
การตรวจสอบความเหมาะสมสำหรับการใช้งานในเชิงอุตสาหกรรม
ผ่านการตรวจสอบความเหมาะสมแล้วอย่างประสบความสำเร็จที่ขนาด 400 ลิตร สำหรับผลิตภัณฑ์หลายชนิด รวมถึง EPO ที่ได้จากเซลล์ CHO วัคซีนพิษสุนัขบ้าที่ผลิตจากเซลล์ Vero และวัคซีนไข้หวัดนกที่ผลิตจากเซลล์ MDCK
ขั้นตอนการเตรียมล่วงหน้าและการใช้งานตัวพา
การแช่ตัวพา
จุ่มแผ่นดิสก์เส้นใยที่ใช้เป็นตัวพาลงในน้ำสำหรับฉีด (WFI) หรือน้ำบริสุทธิ์จนเปียกทั่วทั้งแผ่น
การปรับค่า pH ให้สมดุล
ล้างด้วยน้ำบริสุทธิ์จนค่า pH เข้าใกล้ค่า pH ของน้ำบริสุทธิ์
การกําจัดโรค
นำตัวพาใส่ลงในไบโอรีแอคเตอร์ แล้วเติมสารละลาย PBS ตามด้วยการฆ่าเชื้อด้วยความร้อนสูงเป็นเวลา 30 นาที
การทดสอบความปราศจากเชื้อ
หลังจากปล่อยให้เย็นลง ให้ระบายน้ำยา PBS ออก แล้วเติมสื่อเพาะเลี้ยงเข้าไปเพื่อทำการทดสอบความปลอดเชื้อนาน 48 ชั่วโมง
การเพาะเชื้อเซลล์
ความหนาแน่นของการเพาะเชื้อโดยทั่วไปคือ 3–5 × 10⁵ เซลล์/มล. สามารถสังเกตเห็นความใสของสื่อเพาะเลี้ยงได้ภายในประมาณ 30 นาทีหลังการเพาะเชื้อ
การเพาะเลี้ยงแบบปกติ
เปลี่ยนผ่านสู่สภาวะการเพาะเลี้ยงมาตรฐานสำหรับการขยายจำนวนเซลล์และการผลิตผลิตภัณฑ์เป้าหมาย
แนวโน้มการประยุกต์ใช้ในอุตสาหกรรม การผลิตวัคซีน
ตอบสนองความต้องการระดับโลกสำหรับวัคซีนคุณภาพสูงและมีต้นทุนต่ำ รวมถึงวัคซีนพิษสุนัขบ้า วัคซีนโปลิโอชนิดตาย (IPV) และวัคซีนไข้หวัดนก
การแสดงออกของโปรตีนรีคอมบิแนนท์
เหมาะอย่างยิ่งสำหรับโปรตีนรีคอมบิแนนท์ที่ผลิตจากเซลล์ CHO ซึ่งมีมูลค่าสูง เช่น EPO
การผลิตเวกเตอร์ไวรัส
รองรับการผลิตเวกเตอร์ไวรัสในปริมาณมาก เช่น AAV และอะเดโนไวรัส สำหรับการประยุกต์ใช้ในการบำบัดด้วยยีน
การบำบัดด้วยเซลล์
ใช้ได้กับการขยายเซลล์เพื่อการรักษา เช่น เซลล์ต้นกำเนิดมีเซนคิมัล (MSCs) ซึ่งสนับสนุนความก้าวหน้าในสาขาเวชศาสตร์ฟื้นฟู
การผลิตแบบต่อเนื่อง
ทำให้สามารถดำเนินกระบวนการไหลผ่านแบบต่อเนื่องได้ ซึ่งช่วยเพิ่มประสิทธิภาพการผลิตและคุณภาพของผลิตภัณฑ์อย่างมีนัยสำคัญ ขณะเดียวกันก็ลดต้นทุนการผลิต
