COMBINING INTACT GLYCOPROFILING AND CELL CULTURE MEDIA ANALYTICS FOR IN-PROCESS MONITORING OF AN AUTOMATED HIGH-THROUGHPUT MULTI-PARALLEL BIOREACTOR SYSTEM

Význam tématu

Optimální sledování bioprocesů v reálném čase je klíčové pro řízení kvality léčivých bílkovin a efektivní využití bioreaktorů. Kombinace analýzy intaktních glykokonjugátů a vyhodnocení složení kultivačního média nabízí komplexní pohled na produktové atributy i metabolické toky v průběhu výroby monoklonálních protilátek.

Cíle a přehled studie / článku

Studie představuje integraci LC-TOF MS analýzy intaktních protilátek a složení spojeného média z více paralelních bioreaktorů (Ambr® 250) pro zrychlené zpracování vzorků. Hlavními cíli byly:

• Vytvoření automatizovaného workflow pro odběr a přípravu vzorků.
• Rychlé stanovení glykosylace protilátky během kultivace CHO buněk.
• Současná analýza nutrientů a metabolitů ve spojeném médiu.

Použitá instrumentace

Pro experimentální pracovní postup byly využity následující přístroje a systémy:

• Ambr® 250 High-Throughput 12 Station bioreaktorový systém (Sartorius Stedim).
• Andrew+™ pipetovací robot pro automatizovanou přípravu vzorků (Waters Corporation).
• BioAccord™ LC-MS System s vysokým rozlišením pro analýzu intact proteinů a metabolitů (Waters Corporation).
• Informatický ekosystém waters_connect™ s rozhraním Databridge pro tok dat mezi LC-MS a řízením bioreaktorů.

Hlavní výsledky a diskuse

1. Intaktní proteinová analýza:

• TIC chromatogram identifikoval light chain, intaktní monoklonální protilátku a široký matriční signál.
• Oddělení intaktní protilátky v rozsahu m/z 500–7000 přineslo kvalitní píky pro kvantifikaci glykosylace.
• Vyhodnocení procenta glykosylace napříč bioreaktory a časovými body ukázalo odlišné dynamiky jednotlivých stanic.

2. Analýza kultivačního média:

• Přímá analýza 1:400 ředěného vzorku odhalila přes 100 nutrientů a metabolitů z knihovny 200+ látek.
• Distribuce sloučenin dle tříd a jejich časový vývoj umožňují detekci klíčových metabolických odlišností.
• Data lze exportovat a podrobit multivariační analýze pro hlubší porozumění bioprocesu.

Přínosy a praktické využití metody

• Automatizované odběry a příprava vzorků významně zkracují čas potřebný pro analýzy.
• Okamžitý přenos výsledků do řídícího softwaru Ambr® zvyšuje reálnou kontrolu nad procesem.
• Komplexní monitoring kvality protilátky a metabolického profilu mediálního prostředí posiluje rozhodovací proces při optimalizaci fermentace.

Budoucí trendy a možnosti využití

Využití vysoce paralelních bioreaktorů spojené s real-time LC-MS analýzou otevírá cestu k adaptivnímu řízení bioprocesů (adaptive control), strojovému učení pro predikci výtěžnosti a kvalitativních atributů a rozšíření na další typy biologických produktů (např. rekombinantní proteiny, buňky CAR-T).

Závěr

Prezentované řešení demonstruje efektivní integraci LC-MS hrubé analýzy intaktních protilátek a množství metabolitů ve spojeném médiu v rámci automatizovaného workflow. Metodika umožňuje rychlou identifikaci procesních odchylek a podporuje rychlé rozhodování při optimalizaci bioprocesů.

Reference

1. INTACT Mass™ - a Versatile waters_connect™ Application for Rapid Mass Confirmation and Purity Assessment of Biotherapeutics, 720007547.
2. Monitoring Nutrients and Metabolites in Spent Cell Culture Media for Bioprocess Development Using the BioAccord LC-MS System with ACQUITY Premier, 720007359.