用于生物处理的现代细胞基础分析

Nexcelom高通量平台可以快速量化细胞浓度和活力,以及基于细胞的分析,从而简化从工程宿主细胞到生物蛋白生产的生物处理管道中的每一个步骤。

生物工艺流程

三种主要的治疗方法是:

  • 单克隆抗体生物蛋白治疗
  • 基因治疗(例如Luxturna)
  • 细胞疗法(例如,基于体外CAR-T细胞的疗法,如Kymriah和Yescarta)

生物生产依赖于精确的测量细胞总浓度和活力确保细胞存活和单克隆抗体的有效产生。通过使用特定的荧光试剂,如活性氧(ROS)或caspase 3/7凋亡检测,还可以对细胞适应性进行进一步表征。

Nexcelom产品采用最先进的图像细胞计数方法来测量总细胞群和活细胞群,确保一致性再现性在生物处理工作流中。

最佳生物生产取决于:

  • 工程宿主细胞
  • 有效的细胞转染
  • 优化细胞培养条件(培养基、pH、汇流)
  • 减少变异
  • 开发监测生长和扩大生物生产的检测方法
  • Monoclonality验证

历史视角

第一个单克隆抗体是1975年小鼠B淋巴细胞与小鼠骨髓瘤细胞融合后产生的;这些杂交瘤能够持续分泌大量抗体[Joubert等人,2019]。20世纪70年代,科学家们还生产了第一种基因工程人胰岛素大肠杆菌

1987年,中国仓鼠卵巢(CHO)细胞被引入生产单克隆抗体,这是单克隆抗体制造的一个重大进展。该系统于1987年用于生产组织型纤溶酶原激活剂,两年后用于生产促红细胞生成素。20世纪90年代,首次建立了嵌合重组抗体和人源化抗体[Joubert等人,2019]。

目前,超过一半的商业单克隆抗体是在CHO细胞中制造的。它们具有健壮、基因可操作、在监管机构有良好记录等优点。

它们可以被修改为:

  • 促进细胞生长
  • 减少细胞凋亡
  • 优化代谢
  • 促进蛋白质产品分泌

哺乳动物细胞提供了与人类糖基化和其他翻译后修饰(PTMs)相似的额外好处[Dalton和Barton, 2014]。大约70%的生物制药是基于哺乳动物细胞培养过程,这可能会由于培养时间、生长能力和产品产量的限制而导致生产瓶颈[Fischer et al., 2015]。

尽管存在这些挑战,单克隆抗体已成为最广泛使用的治疗类别之一。目前,它们占十种畅销药物的一半,年销售额为500亿美元[Baeshen等人,2014年]。虽然抗体药物是医疗设备中对抗数百种疾病的重要工具,但一些关键的生物制造问题是该行业的障碍,包括蛋白质表达平台的生产力[Joubert et al.2020]。

本资源将讨论未来的障碍体外治疗蛋白的生产,包括:

  • CRISPR基因工程CHO细胞
  • 转染细胞系
  • 选择媒体
  • 监测生长和生存能力
  • 单细胞克隆
  • 克隆选择

这些关键步骤都依赖于细胞浓度和活力的精确测量。计数活细胞是必要的下游生产力测定(抗体滴度,酶活性水平等)。

用于生物处理的现代细胞基础分析

优化生物处理工作流的当前技术

在早期研究阶段,重要的是定义和优化可复制的制造过程,并建立一个确定的特性描述文件,以支持产品发布和开发。

高效的生产依赖于三个关键检查点:

  • 总细胞浓度和活细胞浓度
  • 细胞生存能力
  • 蛋白质产量和质量

前两个指标是优化细胞播种、选择最佳饲养策略和收获时机的关键因素。在生物制剂开发过程的每一步中,这三个变量都有助于蛋白质产量和质量。

图像细胞仪分析提高了细胞计数分析的速度和效率

目前生物处理工作流的细胞计数和活力测量面临的挑战是获得一致的读数,细胞计数的准确性,以及测量大量样品所需的时间。

Nexcelom也参与了ISO细胞计数标准系列,并继续提供支持和实用程序以及协议,以实践ISO细胞计数标准2、13

图像细胞计数和自动细胞计数系统使细胞计数和分析工作流程现代化2、13

  • 提高精度、鲁棒性和准确性
  • 提供高通量分析

通过提供快速、友好的解决方案,Nexcelom图像细胞检测和细胞计数系统可以支持生物制剂的许多方面的研究和开发

  • 细胞计数和存活率
  • 测量转导效率
  • 细胞增殖分析
  • 功能细胞毒性试验
  • 凋亡分析

使用图像细胞计数技术进行细胞计数和基于细胞的检测的总体好处

  • 在96孔板和384孔板上进行无标记细胞增殖试验,每个板5分钟
  • 直接细胞计数以确定从6孔板到1536孔板的表达水平
  • 用于细胞分析质量控制的高速、高通量、全井成像
  • 细胞抗体结合试验在96孔板上用4种荧光染色15分钟
  • 高通量细胞计数器提供精确的细胞计数和活力的24个样品在<3分钟
  • CFR 21第11部分法规认证软件模块

Nexcelom平台能够支持生物开发和生产的开发和功能分析

全面评估以下系统ISO细胞计数标准

  • 活细胞浓度
  • 总细胞浓度
  • 生存力测量
    • 仅Brightfield–Brightfield和台盼蓝
    • 亮场和荧光-亮场和碘化丙啶
    • 荧光法-布莱特菲尔德、吖啶橙和碘化丙啶

基于细胞的发育分析:

  • 激增
  • 细胞凋亡
  • 细胞周期
  • 荧光蛋白表达
  • 单细胞monoclonality