多道药物灌流系统

概述哺乳动物细胞培养对于生物技术行业的蛋白质生产具有重要意义[1]。制药行业中约70%的重组蛋白是使用中国仓鼠卵巢细胞（CHO）生产的。在灌流培养中，营养物质持续供应并去除副产物[2]。与批培养和流加补料技术相比，灌流为细胞提供了有利的环境和较短的产品停留时间。这对于不稳定产品的质量尤为重要。灌流模式的另一个优点是它允许使用较小的生物反应器并减少在位清洗操作[3]。灌流需要一种装置将细胞保留在培养基中。灌流中使用的大多数哺乳动物细胞保留系统都基于细胞尺寸差异，例如使用滤器。然而，由于滤器不可避免的污染，传统的过滤膜无法实现真正的稳态灌流培养。此外，频繁更换过滤器会增加成本和污染风险[4]。声学分离器是一种替代的细胞截留系统，利用超声波驻波场中产生的力将细胞与清液分离。细胞被困在驻波的压力平面中，并收集为松散的聚集体。这些细胞聚集体通过重力沉降返回生物反应器[4]。 在本研究中，使用了一种针对高密度细胞培养物灌流的Applikon Biosep 10 L声学细胞分离器的高级版本。生物反应器中，细胞密度在11~144*106 cells/mL之间的CHO细胞评估其性能。材料和方法01细胞声学截留装置 – BioSep BioSep 系统由声学腔室和控制器组成。 控制器功能是自动产生声学腔室内的声场。 来自生物反应器的细胞悬液被泵输入到安装在生物反应器头板上的声学腔室中。 驻波迫使悬浮细胞进入平面，在那里它们形成松散的聚集体（图 1）。 清液向上通过声场而收获，而浓缩的细胞则返回到生物反应器。 随着细胞浓度和灌流速率的增加，声学腔室的功率输入被调整到更高水平，以保持高分离效率[5]。 运行时间对应于细胞与清液分离的时间段。在运行时间结束时，声场暂时关闭，收获暂停，同时腔室中的细胞返回生物反应器。 在这项研究中，功率水平和运行时间发生了变化，以获得最佳设置，使高密度CHO 细胞培养超过 125* 106 cells/mL。02实验装置 为了评估在一系列高细胞浓度下的分离性能，将CHO 细胞在摇瓶中培养，浓缩、然后悬浮在使用my-Control 操作系统的Applikon 250 mL MiniBio 生物反应器中。 BioSep 10 L的功率水平为2~7W。 实验设置如图2所示。2丨A） 实验装置包括：进料罐、废液罐、收获泵、进料泵、声学室、MiniBio 250 mL、my-ControlB）典型的实验装置[5]3 | 分析方法&bull BioSep 的分离效率根据公式 1 计算:SE (%) = 1 - HX / BX *100 [1] 其中HX对应于收获管路的活细胞浓度，BX对应于生物反应器中的活细胞浓度[4]。为确保稳定和可重复的声学条件，在从收获管路和生物反应器取样之前，超声波功率输入、收获速率和运行/反冲洗定时器设置至少恒定 30 分钟。根据所选运行周期的持续时间，在时间点采集收获样本，以获得一致且可比较的数据(表1）。结果和讨论1| 循环流速 在高细胞密度的灌流培养过程中，需要高循环速率，这会导致声学室内的湍流增加。 这种湍流诱导会影响声学诱导的细胞聚集[6]。 在目前的研究中观察到新的BioSep版本允许声学诱导的细胞聚集体不受干扰地沉降，最大流入速率高达7 mL/min（~10 L/天），允许保留超过100*106cells/mL的生物反应器浓度。2| 分离性能 从收获管路和生物反应器中采集的70对样品中测定分离效率。 CHO细胞总浓度范围为11~144*106 cells/mL。 研究了1~15L/天的不同净收获率、2~7 W的功率水平和2至10分钟的运行时间（未显示值），结果总结在图3中。 从图3中可以看出，当CHO细胞总浓度为100*106cells/mL时，可以实现高达3L/天的净收获率，同时保持98%的典型活细胞分离效率。超过4L/天的净收获率会影响最高密度下的效率，但分离仍保留了90%以上的细胞。 在总浓度为125*106 cells/mL时，以2L/天的净收获率运行，细胞分离效率达到98%。 在细胞浓度增加或收获率高的情况下，使用高功率水平和更短的运行周期是必要的[5]。 优化功率（w）和运行时间（min）的配对，以实现高密度细胞。这些值的组合使得最高的分离效率是：2 w - 10 min 3 W - 5 min 5 W - 3 min 7 W - 2 min。这些结果是意料之中的，因为更高的功率水平允许在高浓度或高流量条件下增加细胞的保留，而更短的运行时间避免了细胞聚集体在声室中过度积聚，然后才有机会沉降回到生物反应器。Figure 3 分离效率以黑色方块表示，作为记录的流入管线的净收获率和CHO细胞总浓度的函数。功率水平矩阵表示在该特定净收获率下应用的最大HF功率。黄色虚线表示循环速率20L/天和10L/天之间的边界。实验结论目前的研究证明了Biosep作为CHO细胞浓度高达125*106cells/mL的细胞保留系统，增强了细胞的沉降效率。在该细胞浓度下，以2 L/天的净收获率下运行，分离效率高达98%。参考文献[1]S. M. Woodside, B. D. Bowen, and J. M. Piret, “Mammalian cell retention devices for stirred perfusion bioreactors,” Cytotechnology, vol. 28, pp. 163–175, 1998.[2]T. Kwon, N. Madziva, J. D. Oliveira, S. K. Chandramohan, L. Yin, H. Prentice, J. Han, ‘Long-term steady state perfusion culture of mammalian cells using a robust microfluidic cell retention device”. 19th International Conference on Miniaturized Systems for Chemistry and Life Sciences, 2015.[3]M. F. Clincke, C. lleryd, Y. Zhang, E. Lindskog, K. Walsh, and V. Chotteau, “Very high density of CHO cells in perfusion by ATF or TFF in WAVE bioreactor. Part I: Effect of the cell density on the process,” Biotechnol. Prog., 2013.[4]V. M. Gorenflo, J. B. Ritter, D. S. Aeschliman, H. Drouin, B. D. Bowen, and J. M. Piret, “Characterization and optimization of acoustic filter performance by experimental design methodology,” Biotechnol. Bioeng., 2005.[5]Biosep manual 10 and 50 L per day, Applikon Biotechnology.[6]I. Z. Shirgaonkar, S. Lanthier & A. Kamen, Acoustic cell filter: A proven cell retention technology for perfusion of animal cell cultures. Biotechnology Advances, 22(6), 433–444, 2004.

北京合邦兴业科学仪器有限公司&JOANNEUM RESEARCH Forschungsgesellschaft mbH（JOANNEUM RESEARCH）奥地利格拉兹大学生物医学技术研究所（格拉兹研究所）达成战略合作，北京合邦科仪成为其在大中华区的授权总代理。JOANNEUM RESEARCH（格拉兹研究所）总部位于奥地利，OFM（微灌流）为其全球独特创新产品。JOANNEUM RESEARCH与全球包括FDA在内的多家制药企业及机构，就OFM产品进行临床前和临床合作。近期通过与美国食品和药物管理局（FDA）的合作，JOANNEUM RESEARCH公司成功建立了一种新方法来确定外用制剂在皮肤中的生物等效性。该项目得到了美国卫生与公众服务部 （HHS） 食品和药物管理局 （FDA） 的支持，作为由 FDA/HHS 资助的总额为 1,500,000 美元的财政援助奖励的一部分U01FD007669。内容是作者的内容，并不一定代表FDA/HHS或美国政府的官方观点，也不一定代表其认可。https://www.fda.gov/drugs/regulatory-science-action/impact-story-developing-new-ways-evaluate-bioequivalence-topical-drugs 稳定的流速，确保数据准确性OFM 采样时，探头灌注液与周围间质液之间的样品保持稳定浓度平衡但不带来其他影响。这种独特的特性使得其可以对靶组织间质液中的内源性和外源性物质进行定量，而不会有改变研究样品的风险。无膜交换取样技术，大小分子/亲水亲脂成分无限制OFM（开流微灌注）采样技术在神经科学、皮肤病学、肿瘤学和生物标志物研究中发挥着重要作用。无膜 OFM 探针提供了从大脑和外周组织获取间质液的全新微创方式，OFM也可以从皮下和脂肪组织进行采样，尤其在亲脂性或大分子量样品的获取上有突出优势。为临床前和临床药物测试提供了新的视角。持续监测，严谨的数据保障OFM作为一种突破性采样技术，可以连续监测皮肤组织中药物的药代动力学和药效学，监测时间长达48小时，为药品开发提供了关键信息。该技术的有效性通过早期临床试点研究得到验证，为制药公司提供了预测主要临床研究结果的重要依据。合邦科仪和 JOANNEUM RESEARCH 的合作将为中国市场带来领先的 OFM 采样技术，为临床前和临床研究提供创新的解决方案，加速新药上市进程，为患者带来更及时的治疗选择。美国食品和药物管理局（FDA）最近发布了一段视频，展示了真皮开流微灌注（dOFM）在仿制药开发中的潜力。FDA对大多数外用仿制药的批准需要进行临床终点研究，以将治疗效果与原始产品进行比较。JOANNEUM RESEARCH HEALTH 开发了一种新的方法和策略 （dOFM），无需临床终点研究即可申请仿制药的批准。现在，FDA发布了一个简短的 视频 ，说明了使用dOFM来评估外用药物的生物等效性。视频地址：

TissUse多器官串联芯片用于结核病疫苗开发和候选药物的测试翻译整理：北京佰司特贸易有限责任公司 New Multi-Organ-Chip project towards vaccine & drug candidate testing for Tuberculosis TissUse获得比尔和梅琳达盖茨基金会的资助，在HUMIMIC芯片上开发人类临床前肺-肝-淋巴结串联共培养物，用于研究感染结核分枝杆菌的结核病疫苗开发和候选药物的测试。这一合作将有助于开发结核病候选疫苗和治疗模式。TissUse今天宣布，它已经从比尔和梅琳达盖茨基金会获得了一个为期3年的项目的资金。联合研究活动的目标是开发一种血管化的微生理系统，将人肺、肝和淋巴结类器官串联起来，用于筛选结核疫苗候选药物和治疗模式。“我们很高兴在这一项目中与结核疫苗行动(TBVI)作为协调员和国家科学研究中心(CNRS)作为科学伙伴进行合作。- Uwe Marx教授，TissUse CSO。微生理模型将支持组织稳态，并将在数周内对治疗效果进行监测。空气传播感染结核分枝杆菌后，新模型系统旨在展示结核分枝杆菌"吞噬受阻"、气血屏障破坏、淋巴结组织活化及肉芽肿形成和维持等疾病特异性表型。然后，该疾病模型将用于测试结核病候选疫苗的筛查。 “我们很高兴能够借助这一项目为开发结核病新疫苗和未来治疗方法作出贡献，并感谢比尔和梅琳达盖茨基金会支持我们的愿景并资助这一项目。- Reyk Horland博士，TissUse的首席执行官。 原文：Berlin, Germany, November 7th, 2022TissUse will receive funding from the Bill & Melinda Gates Foundation to develop a human preclinical lung-liver-lymph node co-culture on a HUMIMIC Chip infectable with Mycobacterium tuberculosis. This collaboration will contribute to the development of Tuberculosis vaccine candidates and treatment modalities.TissUse announced today that it has received funding from the Bill & Melinda Gates Foundation for a 3-year project. The joint research activities have the goal to develop a vascularized microphysiological system interconnecting human lung, liver and lymph node organoids capable of screening Tuberculosis vaccine candidates and treatment modalities.“We are pleased to collaborate in this project with the TuBerculosis Vaccine Initiative (TBVI) as a coordinator and the Centre National de Recherche Scientifique (CNRS) as a scientific partner.” – Prof. Dr. Uwe Marx, CSO of TissUse.The microphysiological model will support tissue homeostasis and will be monitorable for treatment efficacy over weeks. After airborne infection with Mycobacterium Tuberculosis, the new model system aims to show the disease-specific phenotype of “frustrated” phagocytosis, air-blood barrier damage, activated lymph node tissue and granuloma formation and maintenance. The disease model will then be used to test screening of TB vaccine candidates.“We are excited to be able to contribute with this project to the development of new vaccines and future treatments for Tuberculosis and would like to thank the Bill & Melinda Gates Foundation for supporting our vision and funding this project.” – Dr. Reyk Horland, CEO of TissUse. 北京佰司特贸易有限责任公司:类器官串联芯片培养仪-HUMIMIC；单分子质量光度计-TwoMP；灌流式细胞组织类器官代谢分析仪-IMOLA；光片显微镜-LSM-200；超高速视频级原子力显微镜-HS-AFM；蛋白质稳定性分析仪-PSA-16；全自动半导体式细胞计数仪-SOL COUNT；农药残留定量检测仪（台式）—BST-100；农药残留定量检测仪（手持式）—BST-10A；蓝光/绿光LED凝胶成像；台式原子力显微镜-ACST-AFM；微纳加工点印仪-NLP2000/DPN5000；