La implementación de la sonda de biomasa Futura de Aber en el biorreactor iCELLis® Nano proporciona un método sólido y reproducible de evaluar la densidad celular

INTRODUCCIÓN

Objetivo

• Confirmar que la sonda de biomasa FUTURA de Aber proporciona mediciones confiables cuando se utiliza con el biorreactor iCELLis Nano
• Demostrar una relación entre el consumo acumulativo de glucosa, el conteo de núcleos y la capacitancia
• Diseñar un método teórico que correlacione la capacitancia del biorreactor iCELLis ₅₀₀₊ con el conteo de núcleos

Antecedentes del biorreactor iCELLis

• El biorreactor iCELLis de Pall ha surgido como el caballo de batalla líder para la fabricación clínica de vectores virales
• Biorreactor de lecho fijo de un solo uso
• Escalabilidad a nivel de estación de laboratorio y comercial, manteniendo la altura de lecho fijo y la compactación de portador
• Control del pH y el DO (oxígeno disuelto) a través del intercambio de gases en una película de caída de medios líquidos
• Compartimentación: aditivo de base, agitación y lecho fijo en espacios separados
• El lecho fijo actúa como un dispositivo de retención celular natural para la perfusión

Antecedentes de la sonda de biomasa FUTURA de Aber

• La sonda de biomasa induce la polarización de las células y mide la capacitancia resultante del medio en pF/cm, proporcionando información directa de la biomasa celular
• La sonda detecta específicamente las células viables con una membrana celular intacta
• El método de capacitancia no es sensible a los desechos celulares o las partículas virales
• El monitoreo de la densidad celular viable con la sonda de biomasa habilita la medición en línea en vivo del crecimiento celular, permite comparar un lote con otro para garantizar la capacidad de reproducción, el control de la velocidad de la alimentación/perfusión, identificar la densidad celular óptima para el tiempo de infección/transfección, e identificar el tiempo óptimo de cosecha

Antecedentes de InVitria OptiPEAK HEK293t

• InVitria es un líder en los medios de cultivo celular definidos químicamente y listos para procesos químicos, utilizando experiencia con medios definidos para vacunas virales, terapias génicas y terapias celulares que ofrecen un rendimiento al menos tan robusto como las fórmulas con contenido de suero sin los problemas asociados con la continuidad, la variabilidad y los desafíos regulatorios de la cadena de suministro
• La combinación del medio OptiPEAK HEK293t y el biorreactor iCELLis puede proporcionar mejor rendimiento, fiabilidad, calidad y consistencia para la aplicación clínica en vacunas virales y terapias génicas

MÉTODOS

• Se llevaron a cabo tres ciclos con un biorreactor iCELLis Nano de 2,65 m²
• Se expandieron y cultivaron células HEK293t adaptadas previamente utilizando el medio OptiPEAK HEK293t:
  • Se realizó el cultivo del biorreactor iCELLis 1 a 8000 células/cm² y el cultivo de los biorreactores iCELLis 2 y 3 a 26.000 células/cm²
  • Se utilizó un índice de área de superficie de 0,187 mL/cm² para la etapa de crecimiento
• Los ajustes del biorreactor iCELLis Nano para OptiPEAK HEK293t se optimizaron en base a las características de crecimiento de estudios anteriores (Tabla 1)
• El tiempo de inoculación se considera t = 0
• Se utilizaron correlaciones de 3 lotes para demostrar una relación entre los conteos de núcleo, el consumo acumulativo de glucosa y la capacitancia (Figura 2)
• Solo se incluyeron los puntos de datos previos a la transfección, menos de 300.000 células/cm², en las correlaciones
  • Por encima de las 300.000 células/cm², el tamaño de la célula disminuye a medida que las células se comprimen en una confluencia excesiva. La fuerza de la señal de capacitancia se ve afectada por el tamaño de las células, así como por la cantidad total de células, de modo que estos puntos de datos sesgarían la correlación.

RESULTADOS

• La sonda de biomasa FUTURA de Aber proporcionó mediciones sin fallas, continuas y fiables de la densidad celular durante todo el ciclo
• La medición de capacitancia indica que en los tres casos se realizó transfección de células en la etapa de crecimiento exponencial

• A partir de las regresiones lineales (Figura 2), pueden derivarse las siguientes ecuaciones utilizando la fórmula básica y = mx + b, en la que m equivale a la pendiente de la regresión y b se establece como 0:

1. Consumo acumulativo de glucosa = m1 x capacitancia

2. Cantidad de núcleos = m2 x consumo acumulativo de glucosa

3. Cantidad de núcleos = m3 x capacitancia

• En el biorreactor iCELLis Nano, el uso de la ecuación 3 proporciona el método más directo para convertir la medición de capacitancia en densidad celular
• Sustituyendo la evaluación 1 en lugar de la 2, puede derivarse la siguiente ecuación:

4. Cantidad de núcleos = m2 x m1 x capacitancia

• De igual forma, la sustitución de la ecuación 3 en lugar de la ecuación 4 da como resultado

5 m3 = m2 x m1

• Mediante la sustitución de las pendientes de regresión de la Figura 2 en la ecuación 5, demostramos:

6. 928,47 = 465201 x 0,002

7. 928,47 ≈ 930,40

Traducción de las correlaciones del biorreactor iCELLis al biorreactor iCELLis ₅₀₀₊

• Puesto que no es posible realizar conteos de núcleos en el biorreactor iCELLis ₅₀₀₊, la relación entre la capacitancia y la densidad celular puede triangularse mediante mediciones de la glucosa
• En el biorreactor iCELLis ₅₀₀₊, podemos crear una nueva correlación entre el consumo acumulativo de glucosa y la capacitancia para obtener lo siguiente:

8. Consumo acumulativo de glucosa₅₀₀₊ = m4500+ x capacitancia⁵⁰⁰⁺

• Se anticipa y asume que la relación entre la densidad celular y el consumo de glucosa será la misma en los biorreactores iCELLis 500+ y iCELLis Nano; por lo tanto, puede sustituirse la Ecuación 2 por la Ecuación 8 para obtener conteos teóricos de núcleos en el biorreactor iCELLis ₅₀₀₊:

9. Cantidad de núcleos₅₀₀₊ = m2 x m4₅₀₀₊ x capacitancia₅₀₀₊

CONCLUSIÓN

• La sonda de biomasa FUTURA de Aber puede utilizarse para proporcionar lecturas precisas y continuas de la biomasa celular durante el uso de la tecnología de biorreactor de iCELLis
• Se realizó una correlación satisfactoria del consumo acumulativo de glucosa, la cantidad de núcleos y la capacitancia en el biorreactor iCELLis Nano
• Una vez que se establecen las correlaciones en el biorreactor iCELLis Nano, es posible utilizar las mediciones de capacitancia del biorreactor iCELLis ₅₀₀₊ para calcular la densidad celular en el biorreactor iCELLis ₅₀₀₊