製造用細胞培養

製造用細胞培養システム

細菌、酵母および昆虫細胞を用いた発現システムでも、組換えタンパク質を多く発現させることが可能ですが、バイオ医薬品の製造には哺乳類細胞が最も多く用いられます。その理由として、哺乳類細胞はヒトウイルスを伝播およびモノクローナル抗体を発現する能力を有することに加えて、有効なバイオ医薬品の製造に欠かせない糖鎖修飾などの翻訳後修飾機能を有していることが挙げられます。複数の哺乳類細胞株が開発され、高レベルの治療用タンパク質や抗体の製造に用いられてきました。これには、CHO、リンパ腫（NS0、SP2/0）およびヒト胎児腎（HEK）細胞が含まれます。CRISPR-Casシステムなどの遺伝子編集技術の進歩により、ホスト細胞ゲノムを改変して、細胞増殖やアポトーシスを操作したり、遺伝子産物の翻訳後修飾を促進したりすることにより、生産効率や製品の品質がさらに向上しました。

バイオ医薬品製造のための培養培地

培養用培地の最適化は、バイオ医薬品を製造するための細胞培養プロセスの開発におけるもうひとつの重要な要素です。血清や動物由来成分を含まない合成細胞培養培地は、通常、バイオ医薬品の製造において、成分が特定されていない培地や添加剤に付随する変動の低減、プロセスの汚染物質や外来性汚染生物の除去、および意図しない／有害作用のリスクの低減を目的として用いられます。細胞株にはそれぞれの個性があり、生存するために必要な栄養素が異なるため、培養によるバイオマスおよびタンパク質の製造は、使用する培養培地に大きく依存します。

バイオリアクターは、アップストリームプロセスの生産に使用される大規模培養装置であり、細胞培養の拡大とスケールアップによる生産において重要な役割を果たします。一般的なシードトレインの拡大培養プロセスでは、凍結保存細胞を融解した後、フラスコ、スピナーフラスコ、攪拌バイオリアクターへとより大型培養容器に連続して継代していきます。培養容量と細胞密度が最適に達すると、培養物は生産バイオリアクターに移されます。バイオリアクターは、管理された微小環境と栄養を供給して細胞の増殖と分化を制御して、規格化と再現性を向上させます。ステンレス製のタンク式攪拌バイオリアクターは、依然として生産において多く用いられていますが、柔軟性を高め、従来の常設設備の洗浄および滅菌に必要なダウンタイムを短縮する目的で、シングルユースのディスポーザブルバイオリアクターも用いられるようになってきました。