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灌流細胞培養

灌流、またはアップストリームの連続バイオプロセシングは、1980年代から施設の使用率を最大化し、プロセスの柔軟性を向上しコストを最小化する目的で実践されてきています。革新的なテクノロジー、洗練されたコントロールロジックシステム、細胞培養サプリメント、シングルユースのアセンブリによって、導入が著しく簡単になり、灌流が強化および継続的処理の基礎として確立されました。

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長時間灌流

Perfusion cell culture utilizes a cell retention device and continuous media exchange to achieve and maintain high cell densities and viabilities over extended periods of time, typically weeks. The cell retention device retains cells inside the bioreactor, while fresh media is added, and product of interest, waste products and spent (or depleted) media are continuously removed. Fresh media is provided at the same rate that product and spent media are removed from the bioreactor. Hollow fiber-based membrane filters acts as the most reliable and commonly used membrane type.  Long term perfusion is just one application of perfusion and contrasts with shorter time based perfusion applications, such as High Productivity Harvest (HPH) that focus on intensifying fed patch processes over the course of days. Perfusion may also be used to intensify the seed train with reduced steps and faster overall time to production. 

1980年代に開発された初期の灌流技術は、細胞の健康に悪影響を与えることが多く、エンジニアリングの複雑なスケールアップが必要でした。利点があるにもかかわらず、あまり普及しませんでした。さらに、細胞株工学、培地組成、バイオリアクター設計の進歩により、バッチ式およびフェッドバッチ式の細胞培養から得られる生成物力価が何倍にもなり、灌流式細胞培養アプローチの必要性や影響が一時的に減少しました。 

最近では、施設の能力、スループット、生産性をコストや運用規模を抑えながら向上させることができる新しい製造戦略が求められており、灌流技術とその利点に改めて関心が高まっています。新たなオルタネーティングタンジェンシャルフローフィルトレーションを用いたXCell ATF®などの技術革新が、これまで抱えてきた課題を解決し、最新のアップストリーム処理の重要なプラットフォームとしての灌流へのパラダイムシフトを促進してきました。 

灌流はフェッドバッチに比べて10倍のVCD、10倍の生成が可能

フェッドバッチの1300万と比較して、灌流は1~1.3億のVCDを実現します。灌流培養の生存率は、17日間にわたって90%を超えて維持されます。フェッドバッチ培養の生存率は、9日目から低下を始め、14~15日目で約70%に達します。灌流培養のVCDと生存率が高いということは、生成物の総収量も増加します。灌流プロセスでは約30~35 gの収量が得られます。フェッドバッチプロセスでは、約15日間で3 gに達します。 

より高い細胞密度と生存率 

  • 最適化されていない灌流プロセスでは、最適化されているフェッドバッチよりも最大10倍のVCDを実現  
  • 灌流は細胞増殖率を高め、健全な培養を実現 

高い生産性 

  • 灌流培養のより高い細胞密度と生存率により、フェッドバッチよりも収量が10倍増加  

長期灌流のための技術

オルタネーティングタンジェンシャルフロー(ATF)ろ過

受賞歴のあるATF技術は、細胞を培養したまま使用済み培地を除去できます。XCell ATF®デバイスをバイオリアクターに取り付けることで、ATFは細胞のせん断を最小限に抑え、バイオリアクター内容物との一定の平衡を維持します。これにより、より高い密度で細胞増殖が速くなり、生産性が向上します。今日、xCell ATF®デバイスは、mAbおよびrProteinの生産のための主要な灌流装置です。

リソース

すべて展開

継続的なバイオプロセシング:業界のベストプラクティス ボリューム2 

継続的なバイオプロセシング:業界のベストプラクティス ボリューム1 

連続バイオプロセシングに関する特別レポート:上流、下流、プライムタイムの準備はできていましたか?
by Angelo DePalma
BioProcess International、2016年5月

継続的生産:プロセスパラダイムの変化
By Randi Hernandez
BioPharm International,  2015年4月01日

A Novel Seed-Train Process: Using High-Density Cell Banking, a Disposable Bioreactor, and Perfusion Technologies
by Benjamin Wright、Mike Bruninghaus、Mike Vrabel、Jason Walther、Neha Shah、Seul-A Bae、Timothy Johnson、Jin Yin、Weichang Zhou and Konstantin Konstantinov
BioProcess International、March 2015

Developing an Integrated Continuous Bioprocessing Platform: Interview with Konstantin Konstantinov 
by Maribel Rios
BioProcess International、December 2012

A Brief History of Perfusion Biomanufacturing: How High-Concentration Cultures Will Characterize the Factory of the Future
by John Bonham-Carter and Jerry Shevitz
BioProcess International, October 2011