细胞培养:放大其实并不难

【字体: 时间:2014年09月25日 来源:生物通

编辑推荐:

  大家通常都在培养皿、培养瓶或培养管中培养细胞。不过,如果你希望你的细胞产生大量的分泌蛋白,这些容器恐怕就不够用了吧,操作繁琐那就更别提了。此时,放大你的培养条件是很有必要的,培养更多的细胞,就意味着产生更多的蛋白质。这时,生物反应器是个好选择。

大家通常都在培养皿、培养瓶或培养管中培养细胞。不过,如果你希望你的细胞产生大量的分泌蛋白,这些容器恐怕就不够用了吧,操作繁琐那就更别提了。此时,放大你的培养条件是很有必要的,培养更多的细胞,就意味着产生更多的蛋白质。这时,生物反应器是个好选择。它适合各种应用,包括:发酵、干细胞发育、菌种筛选和细胞系优化、生物工艺开发、培养基选择,以及生产单克隆抗体、疫苗和重组蛋白。

然而,从我们熟悉的小规模细胞培养过渡到生物反应器,这个过程可能并不轻松,需要面对许多困难。不过,别害怕,现在有许多工具能帮助你。另外,这里还会介绍一些过渡的小贴士。

平稳过渡

首先,需要考虑的是你计划在生物反应器中培养的细胞量,以及如何将现有的培养经验放大到生物反应器。Eppendorf生物工艺中心的销售副总裁Karl Rix认为:“从摇瓶转换到生物反应器时,最重要的是充分理解这个过程。不同的工艺参数对培养物行为或产物形成的影响是至关重要的。”

赛多利斯(Sartorius Stedim Biotech)发酵技术的市场总监Davy De Wilde也认为,平稳过渡不仅仅是使用更大的容器那么简单。“在整个放大过程中,创建相同的细胞培养环境是很重要的,”他说。“这可通过使用相同的排气策略、叶轮来实现,但尤其是要有恒定的容器比例。对于后者而言,容器的高度vs.直径,叶轮直径vs.容器直径很关键。”

生物反应器有可重复使用或一次性使用这两种形式,而后者日益普遍。例如,赛多利斯提供了一次性的生物反应器,如较小的AMBR系统或较大的BIOSTAT系统,有助于放大传统的细胞培养。TAP Biosystems(赛多利斯旗下)的产品经理Barney Zoro指出,小规模的生物反应器,如15 mL的AMBR15微型生物反应器,是一个理想工具,可实现从小规模振摇系统到真正的生物反应器环境的平稳过渡。

对于那些计划扩大培养的研究人员而言,生物反应器系统使用多个参数来帮助你监控培养物的健康状况。“典型的放大参数,如每单位体积的功率输入、kLa、尖端速度和搅拌时间都被限定,而数据也能得到,”De Wilde说。赛多利斯还在所有规格的生物反应器中使用一致的传感器技术,这样能产生更一致的数据,并减少批次之间的变化。

监控性能

实际上,传感器被整合到大部分生物反应器中,以便为研究人员提供尽可能多的信息。GE Healthcare生命科学部的上游市场主管Eva Lindskog认为:“你对小规模系统了解得越多,过渡就越容易。比如,pH值的要求、起始细胞密度和使用什么样的气体条件。”GE的Xcellerex™和WAVE Bioreactor™系统还包括由生物反应器软件控制的传感器,让研究人员能够密切监控细胞的条件。

通过传感器追踪生物反应器中发生了什么,然后与计算机软件“对话”,这形成了一些复杂的监控系统。这也意味着,如果生物反应器中的条件开始急剧变化,软件将告诉你。大部分监控系统能够作出补偿性调整,如气体流速、流体泵速度或温度控制。

Rix表示:“Eppendorf提供所有关键的工艺参数的监控和控制,如pH、溶氧(DO)、温度和流料添加。”而GE最新的生物反应器,ReadyToProcess WAVE™ 25,则让人更加放手。“它采用先进的软件来优化生物反应器的性能,可减少用户的手工操作时间,”Lindskog说。

为了实现这一点,大部分生物反应器的传感器都与能够运行优化分析的软件相整合。例如,赛多利斯BioPAT® Sensor Toolbox中的Process Analytical Technology(PAT)就是专为优化条件而设计的。据De Wilde介绍,这个工具箱还包括了pH、DO、压力和流速、培养基和缓冲液配制、病毒灭活,以及切向流过滤、超滤和渗滤的传感器。

从“小”开始

在从传统的培养皿过渡到生物反应器时,从较小的容器开始可能没那么可怕,如果有必要,在条件都优化好之后再放大。目前市场上有一些台式的迷你或微型的生物反应器,它们整合了传感器,并利用软件来优化培养条件。

例如,m2p-labs公司就提供了BioLector®和BioLector® Pro微型生物反应器,这些高通量的发酵系统适用于微生物、植物和厌氧细胞。通过32或48个平行培养,它们测定重要的参数,如生物量浓度、pH和DO,还能测定荧光分子的水平。

“此外,BioLector® Pro采用独特的微量滴定板和微流体芯片,”m2p-labs的总经理Frank Kensy谈道。“这样,此系统能连续控制每个培养物的pH值以及补料,以实现补料分批培养。”其他厂商也提供较小规模的生物反应器,如赛多利斯的AMBR15和AMBR25,Eppendorf的DASbox迷你生物反应器系统,以及Infors的Minifors、Minifors2、Minitron和MultitronPro/Cell。

从传统的细胞培养过渡到小规模的生物反应器,还有另一个好处。那就是,这种较小规模的生物反应器可作为工具,预测较大生物反应器的结果。Zoro指出,从小规模的生物反应器开始,可实现高通量的早期研究,并让工艺快速放大。相信这能够让大家安心。

(作者:Caitlin Smith / 生物通编译)

我来说两句
0  条评论    0 人次参与
登录 注册发布
最新评论刷新
查看更多评论 > >

订阅生物通快讯

订阅快讯:

最新文章

限时促销

会展信息

关注订阅号/掌握最新资讯

生物通首页 | 今日动态 | 生物通商城 | 人才市场 | 核心刊物 | 特价专栏 | 仪器龙虎榜

版权所有 生物通

Copyright© eBiotrade.com, All Rights Reserved

联系信箱:

粤ICP备09063491号