易操作且具有高细胞量的密闭系统

作者:申斐 王玮 谢萍 文章来源:奥星衡迅生命科技(上海)有限公司 发布时间:2013-08-09

一些人用或兽用病毒疫苗使用贴壁细胞生产,Vero细胞系就是其中一种,广泛应用在疫苗生产中。贴壁细胞的大规模培养目前仍然存在问题。本文将对一种可放大、可抛弃使用、固定床结构的生物反应器在使用Vero细胞培养病毒产品的应用做出评价。

一些人用或兽用病毒疫苗使用贴壁细胞生产(如Vero,MRC-5,WI-38和CEF细胞),这些细胞被广泛认可。Vero细胞系就是其中一种,广泛应用在疫苗生产中,比如:狂犬疫苗、骨髓灰质炎疫苗、天花疫苗、乙脑疫苗和流感疫苗等。贴壁细胞的大规模培养仍然存在问题,目前大多数精致培养系统限制了培养规模的扩大(比如细胞工厂和转瓶)。而取而代之的微载体的使用在原则上可以放大,但是珠转珠的方式却存在着挑战,其他的方式包括纤维载体的灌流系统。本文将对一种可放大、可抛弃使用、固定床结构的生物反应器在使用Vero细胞培养病毒产品的应用做出评价。

iCELLis系统结合了一次性技术和固定床、小体积等优势,紧凑的固定床充满了医用级的聚酯纤维(PET)微载体(每个微载体面积为11.2cm2),为细胞提供0.5~1000m2的生长表面积(贴壁和悬浮培养都适用)。对于所有系统,固定床的高度是10cm。重要的一点,是要按比例达到很大的生物量,这在很短的培养时间内很容易实现。另外,一次性的生物量电极(比如Fogale)技术在GMP的条件下被强制用于测报生产的监测。培养基的流动通过固定床到达其顶部,从顶部培养基就像瀑布一样以很薄的液流流下,这样有利于溶氧和排除CO2。这个系统应用于灌流培养模式,可以在固定床内达到很大的细胞密度,可直接从培养基中收获胞外产物,如果是胞内产物也可以从固定床中收集细胞获得。

案例研究

本案例的目的是为了评估iCELLis系统的细胞培养的研究和贴壁细胞Vero(非洲绿猴肾细胞)的病毒产量。副粘病毒模型的产量是直接和标准的T型瓶对比。病毒收率用两个独立的感染性粒子参数来表示(TCID50和EID50)。实验使用材料和方法为:

Vero细胞无血清培养基(OptiPro SFM);

接种密度2×104细胞/cm2;

培养表面积为2.7m2的iCELLis Nano-200;

粘附病毒病毒模型;

细胞计数的NucleoCounter;

CuBiAn代谢分析仪。

实验结果:

1.Vero细胞的接种浓度为2×104细胞/cm2,使用2.67m2的Nano-200型号的反应器培养9天(葡萄糖补料方式),每天监测细胞代谢和细胞数(反应器中的培养基循环、微载体和上清液)。附着到载体上的细胞,不定期的用结晶紫染色观察(图3)。从反应器的顶部取出一些单个的载体片,利用NucleoCounter技术进行计数,培养基上清液的细胞计数只是在培养时间点内低于定量极限(<5×103/mL),固定床上的细胞密度在第8天的时候达到顶峰(3.4×107个细胞/mL),相当于2.5×105个细胞/cm2(图4、图5)。
培养终止后检测固定床的中部和底部位置的细胞密度,平均的细胞密度为4.3×107个细胞/mL,底部的密度为3.2×105个细胞/cm2(表1)。可以得出结论,每平方厘米表面积的细胞密度等同甚至高于像是T型瓶、细胞工厂和转瓶等标准的可抛弃单元的培养密度。

2.粘附病毒的收率用两种独立的表示方法(TCID50和EID50)和一个染色体颗粒分析来对比在Nano-200型号和T型瓶的不同。通过对比,病毒的收率反映了生产表面积和细胞数。对于所有的实验类型和标准的方法,在iCELLis nano的病毒收率比T型瓶高0.5~1 log(表2)。因此断定iCELLis系统很适用于疫苗,溶瘤细胞病毒和基因治疗的生产。

通过实验证明,iCELLis系统有其不可代替的优势:容易操作、高细胞量、密闭系统。具体表现为:

Vero细胞在iCELLis中的密度优于T型瓶;

病毒收率比T型瓶高4~11倍;

在iCELLis中的病毒生产也同样适用于鸡胚生产工序;

iCELLis系统适用于人用疫苗和兽用疫苗生产。

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