Dlaczego rozwój linii komórkowych (CLD) spowalnia w bioprocesach?
W procesach rozwoju linii komórkowych (CLD), czas realizacji wydłuża się, jeśli informacje o wzroście komórek pojawiają się po zamknięciu okna decyzyjnego, co ma szczególnie znaczenie w przypadku badań przesiewowych dużych zestawów klonów pochodzących z hodowli o objętości rzędu mililitrów. Analiza bezpośrednio w instalacji bioprocesowej (inline) z wykorzystaniem spektroskopii Ramana i mikroobjętościowego układu przepływowego przekształca trendy stężenia żywych komórek (VCC)/żywotności na sygnał roboczy, który można wykorzystać podczas badań przesiewowych na etapie wczesnej detekcji: szybsze tworzenie rankingów, ograniczenie liczby powtórnych testów, przy jednoczesnym zachowaniu objętości hodowli i pełnemu dostosowaniu procedur do przyszłej automatyzacji.
Proces badania przesiewowego klonów nie jest tak naprawdę problemem analitycznym, lecz wyzwaniem związanym z przepustowością. Można mierzyć parametry komórek, ale zarówno szybkość jak i powtarzalność może nie być wystarczająca, a ponadto zużywane będą cenne próbki hodowlane z wczesnych etapów. Gdy dane o stężeniu żywych komórek (VCC) uzyskiwane są z opóźnieniem, zespoły opóźniają proces selekcji, powtarzają serie potwierdzające i wydłużają cykl badań przesiewowych-pasażowania, co powoduje zwiększenie kosztów i wydłużenie czasu realizacji całego programu.
Trend VCC, który można wykorzystać
Spektroskopia Ramana umożliwia nieinwazyjne, monitorowanie w czasie rzeczywistym zmian stężenia komórek i wskaźników żywotności w wielu hodowlach. Dzięki modelom chemometrycznym opracowanym dla szerokiego zakresu wartości VCC, zespoły mogą rozróżniać względne trendy VCC pośród różnych klonów komórek CHO (jajnika chomika chińskiego) oraz porównywać kandydatów, uniezależniając się w dużym stopniu od cykli zliczania wymagających zastosowania reagentów.
Jakie informacje można uzyskać dzięki spektroskopii ramanowskiej:
- Wczesne wykrywanie różnic w wartościach VCC pomiędzy klonami-kandydatami (sygnał ustalający ranking)
- Trajektoria wzrostu podczas badań przesiewowych i pasażowania (trend, a nie tylko pojedynczy pomiar)
- Porównywalność sygnałów między różnymi liniami CHO / różnymi wariantami białek (spójność badań przesiewowych)
Te kluczowe funkcjonalności zostały potwierdzone w recenzowanych badaniach, które wykazały, że spektroskopia ramanowska może wiarygodnie modelować wzrost komórek, stężenie żywych komórek oraz profile metaboliczne w hodowlach komórek CHO w różnych warunkach.
Zaprojektowany pod kątem hodowli mikroobjętościowych i wysokiej przepustowości
Aby sprostać ograniczeniom na wczesnych etapach procesu, system oparty na przepływowej analizie ramanowskiej został skonfigurowany do pracy w małej skali, co pozwala na rejestrację wiarygodnych widm z minimalnych objętości próbek. Kuweta pomiarowa do mikroprzepływów minimalizuje zużycie materiału przy jednoczesnym zachowaniu wysokiej jakości widm, a jej architektura pozwala na przyszłą integrację z rozwiązaniami umożliwiającymi automatyzację obsługi procesów.
Tak zaprojektowane procedury są zgodne z wymogami CLD (rozwoju linii komórkowych):
- Małe objętości próbek
- Wysoka przepustowość badań przesiewowych
- Powtarzalne pomiary w wielu hodowlach
- Możliwość integracji z planowanymi platformami automatycznej hodowli komórek
Szybsze generowanie rankingu klonów dzięki mniejszej liczbie powtarzanych testów
Gdy trendy VCC są dostępne przy minimalnym obciążeniu związanym z pobieraniem próbek, proces decyzyjny ulega przyspieszeniu. Zespoły mogą szybciej eliminować linie o niskiej wydajności, ustabilizować decyzje dotyczące pasażowania i szybciej wybierać stabilne, produktywne klony, bez konieczności oczekiwania na długotrwałe wyniki analiz. Efektem nie jest po prostu "większa ilość danych", lecz lepsza synchronizacja działań: szybkie uzyskiwanie wyników umożliwia podejmowanie decyzji, gdy zestaw klonów jest jeszcze szeroki i można wybierać spośród wielu możliwości.
Korzyści operacyjne, które można zmierzyć w CLD
Dzięki ograniczeniu zależności od cykli zliczania komórek wymagających dużej ilości materiałów eksploatacyjnych, zespoły zajmujące się CLD mogą wykazać następujące korzyści:
- Krótsze cykle badań przesiewowych i szybszą selekcję
- Mniejsze zużycie reagentów i materiałów eksploatacyjnych
- Mniejszą objętość hodowli zużywaną na wczesnym etapie rozwoju
- Bardziej spójną porównywalność danych w dużych zestawach klonów
- Metody analityczne z możliwością skalowania pod kątem automatyzacji, zamiast oddzielnych operacji manualnych
Procedury badań przesiewowych CLD w firmie KBI Biopharma
W udokumentowanym zastosowaniu z obszaru CLD, spektroskopia ramanowska wsparła modelowanie predykcyjne monitorowania stężenia komórek dla wielu linii komórkowych CHO, eksprymujących różne białka rekombinowane, zapewniając łatwe rozróżnianie w szerokim zakresie VCC przy jednoczesnej zmniejszeniu objętości próbek.
Wykorzystanie tej metody wykazało nie tylko jej wykonalność, ale także to, w jaki sposób monitorowanie trendów za pomocą spektroskopii Ramana może w naturalny sposób wkomponować się w procesy CLD - od projektowania eksperymentów po tworzenie modeli - oraz wspierać długoterminowe dążenie do automatyzacji monitoringu na etapie wstępnym bioprocesu (upstream).
Dlaczego Endress+Hauser?
Endress+Hauser wspiera rozwój linii komórkowych (CLD) od fazy projektowania eksperymentu, przez modelowanie i trening chemometryczny, dostarczając rozwiązania z zakresu spektroskopii ramanowskiej, dostosowane do analizy mikroobjętościowej, umożliwiające wdrożenie procesów gotowych do automatyzacji.
Nie skupiamy się wyłącznie na aparaturze, ale także na tym, jak pomóc naukowcom z branży CLD działać szybciej i pewniej, chroniąc cenne hodowle komórkowe oraz umożliwiając podejmowanie wcześniejszych i lepiej uzasadnionych decyzji dotyczących procesów.
W jaki sposób pomiary inline w bioprocesach oferują wartość dodaną na etapach innych niż CLD
Biała księga przedstawia praktyczne sposoby zastosowania pomiarów inline w czasie rzeczywistym, od etapu rozwoju, poprzez etapy wstępny (upstream) do etapu końcowego (downstream) bioprocesu. Dowiedz się, w jaki sposób powiązanie krytycznych parametrów procesu (CPP) z krytycznymi atrybutami jakości (CQA) na wcześniejszym etapie procesu przyczynia się do płynniejszego transferu technologii, podejmowania lepiej uzasadnionych decyzji dotyczących kontroli oraz wymiernej poprawy wydajności i jakości produktu.
Dowiesz się między innymi:
- W jaki sposób uzyskiwane w czasie rzeczywistym informacje dotyczące parametrów krytycznych parametrów procesu (CPP) i krytycznych atrybutów jakości (CQA) wspierają wcześniejsze podejmowanie lepiej uzasadnionych decyzji
- W jakich przypadkach czujniki wieloparametrowe i wykonujące pomiary bezpośrednio w instalacji biotechnologicznej zwiększają wartość dodaną zarówno na początkowych, jak i końcowych etapach bioprocesów
- W jaki sposób spektroskopia Ramana przyczynia się do monitorowania składu, jakości i spójności
- Jak zachować spójność pomiarów od etapu rozwoju w laboratorium aż po etap produkcyjny
