使用计算流体动力学建模,开发可扩展的工艺,用于rAAV短暂转化生产

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
• 细胞和分子生物学 细胞和分子生物学

背景情况:

• 复合腺相关病毒 (rAAV) 是基因疗法的关键载体.
• 目前对rAAV的上游开发面临着生产力和一致性方面的挑战.
• 扩大rAAV生产规模需要仔细管理工艺参数.

研究的目的:

• 设计和实施一个强大的扩展工艺,以250L规模生产rAAV.
• 研究和减轻机械切削力对生物反应器rAAV生产的影响.
• 确定关键的过程属性,以实现一致和高产量的rAAV制造.

主要方法:

• 在震动瓶中开发工艺,以优化等离子体比率.
• 计算流体动力学 (CFD) 建模 (M-STAR) 和实证相关性 (Dynochem) 来描述生物反应器的水力动力学.
• 确定不同生物反应器尺度的每体积单位 (P/V) 最佳功率.
• 对剪切保护剂 (Poloxamer-188) 和关键属性的评估,如传染前可活细胞密度 (VCD).

主要成果:

• 起初在摇瓶中的优化改善了rAAV的生产,但扩大到水箱生物反应器显示,由于剪切应力,基因组位数显著下降.
• CFD建模指导选择最佳的P/V值 (71W/m3在250mL,20W/m3在5-50L和15W/m3在250L) 以尽量减少剪切.
• 添加Poloxamer-188和控制前传染VCD增强了工艺的稳定性.
• 最后的250L规模的工艺,包括30%的细胞培养稀释和受控的DNA复合,显示出一致的细胞生长和rAAV生产.

结论:

• 机械切削应力是限制rAAV生产的关键因素 在生物反应器扩展期间.
• 基于CFD建模和水力动力学表征的扩展策略使得rAAV的生产能够稳定.
• 优化的工艺参数,包括切割应力控制和关键属性管理,对于在250L尺度下一致的rAAV生产至关重要.