使用微載體生物反應(yīng)器規(guī)?；瘮U(kuò)增 Vero 細(xì)胞的方法

      絕大多數(shù)貼壁 Vero 細(xì)胞擴(kuò)增培養(yǎng)都是使用微載體技術(shù)在攪拌式細(xì)胞生物反應(yīng)器中進(jìn)行的。在這里，細(xì)胞附著在微載體上，微載體被設(shè)計(jì)成在攪拌培養(yǎng)中保持懸浮。
微載體的種類很多，主要分為固體和大孔兩種，表面性質(zhì)不同。幾項(xiàng)研究比較了不同類型的微載體用于 Vero 細(xì)胞的繁殖. 目前多數(shù)使用Cytodex 1 微載體 . Cytodex 1 微載體是基于葡聚糖的固體微載體，顯示帶電表面，平均直徑為 180 μm左右。 近年來，國內(nèi)生產(chǎn)的DISKS片狀載體孔徑只有15μm，單層厚度約0.44mm,可以維持較好的營養(yǎng)物質(zhì)交換環(huán)境，并且減少細(xì)胞代謝有害物質(zhì)的積累，較適宜哺乳動(dòng)物貼壁細(xì)胞的生長。
        微載體培養(yǎng)可以在不銹鋼微載體培養(yǎng)生物反應(yīng)器中進(jìn)行。使用生物反應(yīng)器的優(yōu)勢之在于其工藝參數(shù)可以放大到更大尺寸的生物反應(yīng)器。生產(chǎn)階段通過使用更大體積的發(fā)酵罐連續(xù)培養(yǎng)可以降低運(yùn)營成本。此外，生物反應(yīng)器用于動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)的用途已經(jīng)建立，具有許多不同的配置，適用于大規(guī)模操作。
此外，細(xì)胞生物反應(yīng)器提供了應(yīng)用廣泛的過程分析技術(shù)和過程控制策略的選擇。一個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)是，以恒定速率控制混合可使培養(yǎng)物保持均勻。細(xì)胞、營養(yǎng)物和溶解氣體分布均勻，較大程度地減少了組件的局部限制，并且可以準(zhǔn)確、實(shí)時(shí)地測量整個(gè)過程參數(shù)（例如溫度、pH 值、溶解氧）。除了對培養(yǎng)物進(jìn)行在線監(jiān)測外，生物反應(yīng)器甚至還可以在不干擾培養(yǎng)物的情況下對小體積樣品進(jìn)行離線分析（例如細(xì)胞計(jì)數(shù)、代謝物濃度、葡萄糖乳酸測定等）。
在大規(guī)模細(xì)胞擴(kuò)增的情況下，攪拌槳的剪切力、攪拌速率都會對細(xì)胞得生長產(chǎn)生影響。一般來說，攪拌速率需要足夠高以保持微載體懸浮在培養(yǎng)物中并確保均勻混合以及充分的氣體轉(zhuǎn)移. 同時(shí)，攪拌也應(yīng)保持在低限速，因?yàn)檫^高的攪拌速率會因剪切應(yīng)力而顯著損害細(xì)胞生長。
貼壁過程中的細(xì)胞密度受表面積的限制，而表面積由微載體的總數(shù)決定。已經(jīng)研究了不同濃度的 Cytodex 1 微載體的使用，濃度范圍為 1.5 至 10 g/L。一方面，較高的微載體濃度始終會導(dǎo)致較高的細(xì)胞密度，但另一方面會出現(xiàn)氧氣和營養(yǎng)限制等技術(shù)挑戰(zhàn). 例如，在批處理模式下， 在微載體濃度為 2、3 和 6 g/L 時(shí)，Cytodex 1 的細(xì)胞密度分別達(dá)到 2.1 × 10 ⁶、2.6 × 10 ⁶和 3.6 × 10 ⁶ 個(gè)細(xì)胞/mL 。
相比之下，灌注培養(yǎng)模式具有更高的細(xì)胞密度。在灌注過程中，因不斷向培養(yǎng)物中加入新鮮培養(yǎng)基，并以相同的速度去除用過的培養(yǎng)基，這樣可以長時(shí)間維持足夠的底物水平以減少和抑制副產(chǎn)物的形成。 據(jù)報(bào)道，使用灌注培養(yǎng)法在微載體濃度為 2、3 和 10 g/L 時(shí)，Cytodex 1 的細(xì)胞密度分別為 2.1 × 10 ⁶、4.7 × 10 ⁶和 7.8 × 10 ⁶細(xì)胞/mL。通過再循環(huán)模式下，細(xì)胞密度甚至可以達(dá)到 5.5 × 10 ⁶和 10.1 × 10 ⁶ 。


為細(xì)胞提供適量的營養(yǎng)是一項(xiàng)復(fù)雜的任務(wù)，尤其是在高細(xì)胞密度的情況下。為降低污染風(fēng)險(xiǎn)，Vero 細(xì)胞擴(kuò)增培養(yǎng)一般使用無血清的培養(yǎng)基。 另外，Vero 細(xì)胞培養(yǎng)物中的主要代謝物是葡萄糖、谷氨酰胺、谷氨酸、乳酸和氨。這些代謝產(chǎn)物在細(xì)胞擴(kuò)增培養(yǎng)過程的中后期會嚴(yán)重影響到細(xì)胞生長。分析培養(yǎng)基的成分消耗和代謝產(chǎn)物乳酸的濃度，有助于及時(shí)根據(jù)細(xì)胞生長狀態(tài)調(diào)整培養(yǎng)環(huán)境參數(shù)，評估不同規(guī)模、不同培養(yǎng)模式、不同培養(yǎng)策略或不同生物反應(yīng)器系統(tǒng)之間的差異。例如：德國Biosen C-Line 乳酸分析儀可以在線實(shí)時(shí)分析培養(yǎng)物的乳酸濃度。
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