前言

目前，生物制藥領域對于一次性產品越來越青睞，約有2/3的新生物工藝都選擇使用一次性生物反應器^[1]。

與傳統玻璃或不銹鋼生物反應器相比，一次性生物反應器能夠降低交叉污染風險，減少清潔及相關驗證的環節，可以顯著降低生產及研發成本，縮短產品上市時間^[2]。

圖1 Endura SUB^®500mL一次性細胞罐

迪必爾生物工程（上海）有限公司推出的一次性罐體Endura SUB^®系列，符合cGMP標準，能夠滿足各類細胞培養、發酵工藝的需求。本次實驗主要驗證Endura SUB^®500mL（圖1）一次性細胞罐與傳統玻璃罐在抗體工藝中的一致性表現，研究一次性生物反應器無縫替換傳統玻璃罐的可行性。

方法與結果

使用CloudReady™（500mL）云平臺平行生物反應器（圖2）進行兩種不同罐體的CHO-K1抗體表達工藝實驗。實驗工藝參數設置如表1所示，補料方案如表2所示。其中，空氣以2mL/min的通氣速率進行恒通，DO由氧氣的通氣速率級聯控制，pH由二氧化碳（酸）通氣速率級聯控制。在完整的培養周期中，各參數控制均可靠且穩定。

圖2 CloudReady™云平臺平行生物反應器，左為玻璃罐體，右為Endura SUB^®一次性罐體

在實驗中，兩種罐體工作體積均設定為300mL，CHO-K1細胞接種密度為5×10⁵cells/mL，兩種罐體中細胞生長曲線及細胞活率變化如圖3所示，兩者生長趨勢基本保持一致，最高細胞都在2.5×10⁷cells/mL左右，細胞活率變化也基本保持一致，前期都維持在97%-100%之間，在培養后期第13天開始出現細胞活率下降的現象。從葡萄糖和乳酸代謝曲線上（圖4），也可以明顯看出兩種不同罐體在相同的實驗條件下，葡萄糖都是處于不斷消耗，乳酸先累積后消耗的趨勢，兩者細胞代謝情況基本保持一致。細胞生長曲線和代謝曲線的一致性表明Endura SUB^®一次性細胞罐和傳統玻璃罐在細胞培養層面，無明顯差異。

圖3 玻璃罐與Endura SUB^®一次性罐體中的細胞生長曲線與活率變化

圖4 傳統玻璃罐與Endura SUB^®一次性細胞罐中的葡萄糖和乳酸濃度變化曲線

在抗體行業中，最終抗體蛋白產量作為關鍵質量參數，對于相關工藝的建立及優化具有重要指示作用。在本次實驗中，我們在第8天開始利用生化分析儀的IGG檢測試劑盒進行蛋白表達情況的檢測，驗證不同罐體的培養過程中，最終蛋白表達結果的一致性。由圖5可以看出，兩種不同的罐體后期蛋白累計趨勢也保持較好的一致性，均在8-13天不斷累積，在13-14天累積速率減緩。

圖5 不同罐體Titer產量曲線

結論

本實驗利用CloudReady™云平臺平行生物反應器驗證一次性細胞罐與傳統玻璃罐的平行性和一致性。通過CHO-K1細胞在兩種不同罐體中以同樣的實驗條件進行培養，最終細胞生長代謝和蛋白表達趨勢均有高度的一致性。該結果為Endura SUB^®一次性細胞罐和傳統玻璃罐體在生產及研發過程中的靈活切換提供了切實依據。

同時，Endura SUB^®一次性罐體配合CloudReady™高通量平行生物反應器可以快速執行DoE，進一步提高工藝開發效率。

參考文獻：

[1]Dominik Stephan. 生物藥生產助推器：一次性技術[J]. 流程工業, 2022, (S1): 28-30.

[2]田洪敏, 謝紅德, 周慧, 閆利明. 一次性使用技術在生物制藥領域的應用進展[J]. 中國生物制品學雜志, 2017, 30 (07): 777-780+784.

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[5]Metze, S., et al. "Monitoring online biomass with a capacitance sensor during scale-up of industrially relevant CHO cell culture fed-batch processes in single-use bioreactors." Bioprocess and biosystems engineering 43 (2020): 193-205.

應用技術與工程研究中心CARE 程黃鶴 供稿