Un nuevo análisis de flujo dinámico para modelar cultivos de lotes alimentados con células CHO con cambios de pH y...

Área de la Ciencia:

• Ingeniería metabólica
• Ingeniería de Bioprocesos
• Biología de sistemas

Sus antecedentes:

• El análisis dinámico del equilibrio del flujo (dFBA) es crucial para simular el metabolismo celular, pero tiene dificultades para integrar condiciones operativas críticas como el pH y la temperatura.
• Estos factores influyen significativamente en la producción de anticuerpos monoclonales (mAbs) en la fabricación biofarmacéutica.

Objetivo del estudio:

• Desarrollar y validar un modelo dFBA avanzado que incorpore restricciones cinéticas dependientes del pH y la temperatura.
• Para predecir con precisión el metabolismo celular del ovario del hámster chino (CHO) y la producción de mAb en condiciones de funcionamiento dinámicas.

Principales métodos:

• Restricciones cinéticas formuladas en función del pH y la temperatura dentro del marco dFBA.
• Se empleó un enfoque de optimización de dos niveles con el Criterio de Información Bayesiana (BIC) para reducir la sobreparametrización del modelo y seleccionar las restricciones cinéticas óptimas.
• Se validó el modelo utilizando datos de 20 experimentos con lotes alimentados en biorreactores Ambr®250.

Principales resultados:

• Parámetros del modelo reducidos de 253 a 205, mejorando la precisión predictiva hasta un 8,3% (entrenamiento) y un 2,68% (validación).
• Se logró una alta precisión predictiva con R2 promedio ≥ 0,97 para el crecimiento celular y el título, y R2 ≥ 0,85 para los metabolitos clave (glucosa, lactato, amoníaco, aminoácidos).
• Demostró la capacidad del modelo para capturar cambios metabólicos en condiciones de temperatura y pH variables.

Conclusiones:

• El marco dFBA optimizado proporciona una herramienta robusta para la optimización basada en modelos del metabolismo celular de CHO.
• Permite identificar las condiciones óptimas de funcionamiento para equilibrar efectivamente el crecimiento celular y la productividad en la fabricación de mAb.
• Facilita una comprensión más profunda de las respuestas metabólicas de las células CHO a las fluctuaciones ambientales.