BPI: Upstream LC-MS Monitoring of Cell Culture and Microbial Growth Media Supporting Bioprocess Development

Význam tématu

Monitorování složek kultivačních médií pomocí LC-MS je klíčové pro optimalizaci bioprocesů v mammalní i mikrobiální výrobě bílkovin a dalších produktů. Přesné stanovení živin ve vstupním, doplňkovém i odpadním médiu umožňuje zlepšit kvalitu buněčných stavů, zvýšit výtěžnost finálního produktu a snížit variabilitu výrobního procesu.

Cíle a přehled studie

Studie představuje ucelenou metodiku a informační workflow pro monitoring buněčných a mikrobiálních médií. Hlavními cíli jsou snadná ovladatelnost platformy BioAccord HRMS s knihovnou více než 200 sloučenin, rychlá analýza velkého počtu vzorků a nástroje pro identifikaci neznámých látek a multivariační analýzu dat.

Použitá metodika a instrumentace

Metoda vychází z reverzní chromatografie a vysokorozlišovacího hmotnostního spektra. Klíčové komponenty:

• LC systém s ACQUITY Premier kolonkou
• BioAccord HRMS platforma
• Informatický balík waters_connect se 200+ knihovnou sloučenin
• Nástroje pro řízený workflow, identifikaci neznámých a multivariační analýzu

Hlavní výsledky a diskuse

Analýza tráveného buněčného média ukázala změny v koncentraci klíčových metabolitů, například stoupající trend obsahu cholinu ve 12 bioreaktorech během kultivace. Multivariační PCA analýza odhalila diferenciaci medií napříč časem a umožnila identifikovat diskriminující sloučeniny mezi počátečním a závěrečným dnem kultivace. V případě mikrobiálního média Terrific Broth bylo detekováno přes 90 sloučenin z různých tříd, přičemž nejvyšší signál vykazovaly volné aminokyseliny a organické kyseliny.

Přínosy a praktické využití metody

Metodika poskytuje:

• Jednoduché nastavení a stabilitu provozu LC-MS i při minimu předchozích zkušeností
• Rychlou paralelní analýzu velkého počtu vzorků
• Integrované nástroje pro sledování trendů a odhalování odchylek v médiích
• Flexibilitu pro aplikace v QA/QC a výzkumu bioprocesního vývoje

Budoucí trendy a možnosti využití

Systém lze rozšířit o širší knihovny metabolitů a doplňkové moduly pro in situ monitorování procesů. Další směřování bude zahrnovat automatizaci přípravy vzorků, integraci s PAT (process analytical technology) a rozšíření metodiky na nové bioprocesní aplikace včetně kontinuálních výrobních linek.

Závěr

Navržené řešení spojuje výkonnou LC-MS platformu s uživatelsky přívětivou informatikou, což umožňuje efektivní a spolehlivé sledování složení buněčných a mikrobiálních médií. Tato metoda významně urychlí optimalizaci bioprocesů a přispěje ke zvýšení kvality a konsistence biologické výroby.

Reference

1. YW Alelyunas, MD Wrona, Monitoring Nutrients and Metabolites in Spent Cell Culture Media for Bioprocess Development Using the BioAccord LC-MS System With ACQUITY Premier, Waters Application Note P/N 720007359
2. YW Alelyunas, MD Wrona, YQ Yu, Monitoring Nutrients and Metabolites in Microbial Culture Media using the BioAccord LC-MS System with ACQUITY Premier, Waters Application Brief P/N 720007485