基于计算流体动力学的固定床生物反应器的数字双胞胎验证了复合腺相关病毒基因治疗制造业的缩放原理

科学领域:

• 生物技术和生物加工
• 基因治疗制造业 基因治疗制造业
• 病毒载体生产病毒载体生产

背景情况:

• 复合腺相关病毒 (rAAV) 是基因疗法的关键载体,但制造方面的挑战仍然存在.
• 目前的rAAV生产通常使用iCELLis®生物反应器,需要有效的扩展策略.
• 了解缩放模型对于优化大规模制造工艺至关重要.

研究的目的:

• 用计算流体动力学 (CFD) 来验证预测iCELLis® 500缩放式模型的操作条件.
• 在小型和大型系统之间建立振动速率和质量转移系数 (kLa) 的理论缩放关系.
• 通过确认溶解氧 (DO) 控制位置的关键作用来确保适当的缩放.

主要方法:

• 计算流体动力学 (CFD) 模拟用于模拟iCELLis®生物反应器中的流体动力学和质量转移.
• 使用CFD来预测等价线性流通过跨尺度的固定床的动荡率.
• CFD分析确定了与kLa相匹配的运行条件,并验证了一致的DO控制位置的必要性.

主要成果:

• CFD成功地预测了iCELLis® Nano和较大的系统之间的动率的理论缩放关系.
• 该研究确定了运行条件,以在不同生物反应器尺度上实现可比的kLa值.
• 实验验证证证实,经过CFD指导的修改后的iCELLis® Nano系统,与较大的系统的关键过程参数 (DO,代谢物,pH,GC标位) 相匹配.

结论:

• 开发的基于CFD的缩放模型为优化rAAV制造流程提供了经过验证的方法.
• 匹配线性流量,kLa和DO控制位置对于iCELLis®生物反应器的成功扩展至关重要.
• 这项工作为基因治疗应用提供了更可预测和更有效的rAAV生产.