Waarom CLD in bioprocessen vertraagt
Bij de ontwikkeling van cellijnen (CLD) lopen de tijdschema’s uit wanneer inzichten in de groei pas na de beslissingsperiode naar voren komen – vooral bij het screenen van grote klonenpanels uit culturen op milliliterschaal. Inline-Raman-spectroscopie met een opstelling voor microvolumestroom zet trends in de concentratie van levensvatbare cellen (VCC) en levensvatbaarheid om in een operationeel signaal dat u kunt gebruiken tijdens screening voor vroege detectie: snellere rangschikking, minder herhalingstests en behoud van cultuurvolume, terwijl de workflows compatibel blijven met toekomstige automatisering.
Het klonen-screeningproces is een doorvoerprobleem dat zich voordoet als een analyseprobleem. U kunt cellen tellen, maar niet snel genoeg, niet consistent genoeg en niet zonder kostbare vroege culturen te verspillen. Wanneer de VCC-resultaten te laat binnenkomen, stellen teams de selectie uit, voeren ze herhalingstests uit en verlengen ze de screening- en subkweekcyclus, waardoor het programma meer tijd en geld kost.
De VCC-trend waar u op kunt inspelen
Raman-spectroscopie kunnen de signalen voor celconcentratie en levensvatbaarheid in meerdere kweekculturen op niet-invasieve wijze en in realtime worden gevolgd. Met chemometrische modellen die zijn opgesteld voor een breed VCC-bereik, kunnen teams relatieve VCC-trends tussen verschillende CHO-klonen (Chinese hamster-ovariumcellen) onderscheiden – en kandidaten vergelijken zonder al te veel afhankelijk te zijn van op reagentia gebaseerde telcycli.
Wat wordt zichtbaar met Raman-spectroscopie:
- Vroege VCC-scheiding tussen kandidaat-klonen (rangschikkingssignaal)
- Groeitraject tijdens screening en subkweken (trend, geen momentopname)
- Vergelijkbare signalen voor CHO-lijnen / tot expressie gebrachte eiwitten (consistentie van de screening)
Deze essentiële eigenschap is aangetoond in peer‑reviewed studies waaruit blijkt dat Raman-spectroscopie op betrouwbare wijze celgroei, de concentratie van levensvatbare cellen en metabolische profielen in CHO-celculturen onder uiteenlopende omstandigheden kan weergeven.
Ontworpen voor milliliterculturen en hoge doorvoercapaciteit
Om tegemoet te komen aan de beperkingen in de beginfase, wordt een op flow gebaseerd Raman-systeem ingezet in een configuratie voor kleine volumes, waarmee betrouwbare spectrale metingen kunnen worden verricht met minimale monstervolumes. De microflowcel zorgt voor een minimaal verbruik zonder dat dit ten koste gaat van de spectrale kwaliteit, en dankzij de opbouw ervan kan deze in de toekomst worden geïntegreerd in geautomatiseerde verwerkingsconcepten.
Deze workflow sluit aan bij de behoeften van CLD:
- Kleine monstervolumes
- Hoge doorvoercapaciteit bij het screenen
- Meetresultaten die in verschillende culturen kunnen worden gereproduceerd
- Toekomstige integratie in geautomatiseerde kweekplatforms
Snellere kloonrangschikking met minder hertesten
Wanneer VCC-trends beschikbaar zijn met een minimale bemonsteringslast, worden beslissingen eerder genomen. Teams kunnen slecht presterende klonen eerder uitsorteren, beslissingen over het subkweken eerder nemen en sneller tot robuuste, productieve klonen komen – zonder te hoeven wachten op de trage doorlooptijd van de testen. Het resultaat is niet "meer gegevens", maar een betere timing: dankzij snelle resultaten kunnen er beslissingen worden genomen terwijl de selectie van klonen nog breed is en er nog verschillende mogelijkheden openliggen.
Operationele voordelen die u in CLD kunt meten
Door minder afhankelijk te zijn van telcycli waarbij veel verbruiksartikelen nodig zijn, profiteren CLD-teams van:
- Kortere screeningcycli en snellere selectie
- Minder verbruik van reagentia en verbruiksartikelen
- Minder verbruik van cultuurvolume in de beginfase
- Consistentere vergelijkbaarheid tussen grote klonenverzamelingen
- Analyses die schaalbaar zijn in de richting van automatisering, in plaats van afzonderlijke handmatige stappen
Workflow voor CLD-screening bij KBI Biopharma
In een gedocumenteerde CLD-toepassing ondersteunde Raman-spectroscopie voorspellende modellen voor het monitoren van de celconcentratie in meerdere CHO-cellijnen die verschillende recombinante eiwitten tot expressie brengen, waardoor een eenvoudige differentiatie over een breed VCC-bereik werd gewaarborgd en het monstervolume tot een minimum werd beperkt.
Afgezien van de haalbaarheid heeft de implementatie aangetoond hoe trendanalyse met behulp van Raman-spectroscopie op natuurlijke wijze kan worden geïntegreerd in CLD-workflows – van experimentontwerp tot modelopbouw – en een langetermijnstrategie voor geautomatiseerde monitoring in de vroege productiefase kan ondersteunen.
Waarom Endress+Hauser?
Endress+Hauser ondersteunt de ontwikkeling van cellijnen, van het experimentele ontwerp tot chemometrische modellering en training, en levert Raman-spectroscopieoplossingen die zijn afgestemd op microvolume-analyse en automatiseringsklare processen.
Onze focus ligt niet alleen op instrumentatie, maar ook op het helpen van CLD-onderzoekers om sneller en met meer vertrouwen te werken, waarbij waardevolle celculturen behouden blijven en tegelijkertijd eerder en beter onderbouwde procesbeslissingen worden genomen.
Hoe inline-metingen een toegevoegde waarde bieden voor bioprocessen, naast CLD
In dit whitepaper worden praktische manieren beschreven om realtime inline-metingen toe te passen, van de ontwikkelingsfase tot en met de upstream- en downstreamprocessen. Ontdek hoe het eerder in het proces koppelen van kritische procesparameters (CPP’s) en kritische kwaliteitskenmerken (CQA’s) zorgt voor een soepelere technologieoverdracht, meer zelfverzekerde beslissingen op het gebied van procesbeheersing en meetbare verbeteringen in opbrengst en productkwaliteit.
U komt het volgende te weten:
- Hoe realtime inzichten in CPP's en CQA's bijdragen aan snellere en beter onderbouwde beslissingen
- Waar inline- en multi-attribuut-sensoren een meerwaarde bieden in zowel de upstream- als de downstreamprocessen
- Hoe Raman-spectroscopie bijdraagt aan het monitoren van samenstelling, kwaliteit en consistentie
- Hoe meetcontinuïteit eruitziet, van laboratoriumontwikkeling tot productie
