非灌流種子培養を使用したFEDバッチ生産バイオリアクターのプロセス強化

継続的な動作によるプロセス強化は化学産業で成功裏に適用されていますが、バイオ医薬品産業は、中国のハムスター卵巣（CHO）細胞から安定したモノクローナル抗体（MAB）を生成するために、連続的または灌流方法ではなくFEDバッチを主に使用しています。従来のFEDバッチバイオリアクターは、〜0.5×106細胞/mLの接種生存細胞密度（VCD）から始めることができます。FREDバッチ生産バイオリアクター（Nステージバイオリアクターと呼ばれる）の接種VCDを2-10×106細胞/mLに増やし、生産バイオリアクターの前にシードステップ（N-1ステップ）で灌流操作またはプロセス強化を導入することにより細胞培養の生産期間を短縮することにより製造出力を増加させるため、最近使用されました。この研究では、接種VCDを増加させると、3つのCHO GS細胞株によって生成された3つのmAbの14日間の期間内に、FEDバッチ生産の最終的な力価が大幅に改善されたと報告しています。また、濃縮された培地を使用したFRDバッチモードまたはバッチモードのいずれかを使用して、N-1ステップで他の非灌流方法が同様に22-34×106セル/mlの高いN-1最終VCDを達成できると報告しています。これらの非灌流N-1シードは、3-6×106細胞/mlの接種VCDの増加でのその後の生産FEDバッチ生産バイオリアクターの接種をサポートしました。両方の5-Lバイオリアクターで実証された種子と、最大500-Lおよび1000-L N段階のバイオリアクターまでスケーリングされました。バッチモードを使用してN-1ステップを操作するために、N-1とその後の強化されたFRBバッチ生産ステップの両方で、基底培地の濃縮が重要でした。ここで報告されている非灌流N-1の方法論は、灌流装置を必要とする灌流N-1種子、ならびに調製と貯蔵容器と比較して、プロセス開発、プロセスの特性評価、および大規模な商業的製造のための動作において、はるかに単純な代替手段です。大量の灌流培地。この研究では、CHO細胞培養によって生成された3つの安定したmAbのみが使用されていますが、種子列車と生産培養期間を短縮または生産培養期間または改善するための非灌流N-1シード戦略の基本原理は、異なる哺乳類による他のタンパク質生産に適用できるはずです。あらゆる規模の生物学的施設の細胞およびその他の宿主。

Although process intensification by continuous operation has been successfully applied in the chemical industry, the biopharmaceutical industry primarily uses fed-batch, rather than continuous or perfusion methods, to produce stable monoclonal antibodies (mAbs) from Chinese hamster ovary (CHO) cells. Conventional fed-batch bioreactors may start with an inoculation viable cell density (VCD) of ~0.5 × 106 cells/mL. Increasing the inoculation VCD in the fed-batch production bioreactor (referred to as N stage bioreactor) to 2-10 × 106 cells/mL by introducing perfusion operation or process intensification at the seed step (N-1 step) prior to the production bioreactor has recently been used because it increases manufacturing output by shortening cell culture production duration. In this study, we report that increasing the inoculation VCD significantly improved the final titer in fed-batch production within the same 14-day duration for 3 mAbs produced by 3 CHO GS cell lines. We also report that other non-perfusion methods at the N-1 step using either fed batch or batch mode with enriched culture medium can similarly achieve high N-1 final VCD of 22-34 × 106 cells/mL. These non-perfusion N-1 seeds supported inoculation of subsequent production fed-batch production bioreactors at increased inoculation VCD of 3-6 × 106 cells/mL, where these achieved titer and product quality attributes comparable to those inoculated using the perfusion N-1 seeds demonstrated in both 5-L bioreactors, as well as scaled up to 500-L and 1000-L N-stage bioreactors. To operate the N-1 step using batch mode, enrichment of the basal medium was critical at both the N-1 and subsequent intensified fed-batch production steps. The non-perfusion N-1 methodologies reported here are much simpler alternatives in operation for process development, process characterization, and large-scale commercial manufacturing compared to perfusion N-1 seeds that require perfusion equipment, as well as preparation and storage vessels to accommodate large volumes of perfusion media. Although only 3 stable mAbs produced by CHO cell cultures are used in this study, the basic principles of the non-perfusion N-1 seed strategies for shortening seed train and production culture duration or improving titer should be applicable to other protein production by different mammalian cells and other hosts at any scale biologics facilities.