At-line Solutions for Upstream Bioprocessing - APPLICATION NOTEBOOK

Příručky | 2024 | WatersInstrumentace
Příprava vzorků, HPLC, LC/TOF, LC/HRMS, LC/MS, GPC/SEC
Zaměření
Farmaceutická analýza
Výrobce
Waters

Význam tématu


V bioterapeutickém průmyslu je klíčové sledovat kritické jakosti procesů i produktů přímo v průběhu buněčné kultivace. Technologie at-line analytiky umožňují rychlou detekci změn živin, metabolitů i klíčových vlastností léčiva v reálném čase, což výrazně zkracuje vývojové cykly a zvyšuje spolehlivost výroby.
Implementace pokročilých procesních analytických technologií (PAT) na místě odběru vzorku (point-of-need) umožňuje vědcům i technikům v laboratoři nahradit zdrojově náročné off-line metody robustními, rychlými a snadno použitelnými LC-MS a automatizovanými přípravami vzorků.

Cíle a přehled studie / článku


Cílem prezentované platformy Waters Bioprocess Walk-Up Solutions je usnadnit přístup k LC-MS metodám pro nenasazené operátory, zaměřit se na pět hlavních modulů:
  • Analýza výživného roztoku a metabolitů ve výtěžné kultuře (cell culture media).
  • Monitorování intaktního farmaceutického proteinu (mAb) ve vzorcích přímo z bioreaktoru.
  • Vysokoprodukční (HT) automatizovaná příprava vzorků s Čtyřem Andrew+ Pipetting Robot-em.
  • Hluboká charakterizace kvalitativních atributů produktu (PQA) na úrovni podjednotek a glykanového profilu.
  • Integrované walk-up řešení pro plně automatizované spojení přípravy vzorků s LC-MS analýzou.


Použitá metodika a instrumentace


Automatizace přípravy vzorků byla realizována na platformě Andrew+ Pipetting Robot, včetně modulů Extraction+ a Heater/Shaker+. Postupy automatizují odčištění a ředění buněčných supernatantů, Protein A purifikaci, enzymatickou digesci (FabRICATOR™, RapiZyme Trypsin), značení a čistění glykánů (GlycoWorks™ RapiFluor-MS).
Pro analýzu byly nasazeny LC-MS systémy BioAccord™ a ACQUITY™ Premier s detektory RDa a TUV, kolony Protein SEC a modulem přepínání dvou kolón. Softwarově platformu řídí waters_connect™ s aplikacemi INTACT Mass™ a Peptide MAM pro zpracování dat a UNIFI™ pro screenovací workflow živin.

Hlavní výsledky a diskuse


Ukázalo se, že Bioprocess Walk-Up řešení:
  • Automatizovaná příprava 48 vzorků z bioreaktorů trvá necelé 4 h, včetně kompletního workflow pro intaktní proteiny i moderní release glykanový test.
  • Intakt mass screening poskytuje spolehlivé určení hlavních glykoforem s přesností < 20 ppm a plní kritéria „pass/fail“. Pomocí barevné signalizace v uživatelském dashboardu operátor snadno identifikuje odchylky.
  • Multiatributové mapování podjednotek mAb (LC, Fd‘, Fc/2) sleduje místo-specifické modifikace (glykanace, oxidace, deamidace, C-terminální lyzin) s přesností < 0,5 % při nasycení 2 µg injekce.
  • Screening živin (amino kyseliny, vitamíny, nukleotidy, metabolity) v modelových i reálných kulturách umožňuje multivariační analýzu a identifikaci nových markerů kvality kultury.
  • Automatizace minimalizuje manuální zásahy, šetří pracovní čas a snižuje riziko chyb.


Přínosy a praktické využití metody


Tato walk-up platforma přináší procesním inženýrům možnost samostatně a opakovatelně získávat vysoce kvalitní analytická data bez nutnosti LC-MS expertízy. Zároveň umožňuje rychle testovat kmenové varianty a podmínky kultivace na vyvážení vysokého výtěžku s požadovanou kvalitou proteinu.
Integrace s bioreaktory Ambr® umožňuje synchronizaci dat a reportů přímo v jejich softwaru, usnadňuje rozhodování a datově řízený vývoj procesů.

Budoucí trendy a možnosti využití


Další rozvoj integrované at-line analytiky povede k včlenění dalších zdrojů dat, jako je MALDI-MS screening, bioreaktory opatřené senzory, nebo on-line chromatografie. Vývoj algoritmů strojového učení pro predikci kvality na základě rychlých LC-MS metrik umožní agilní optimalizaci procesů v reálném čase.
Miniaturizace a další automatizace mohou postupně přiblížit plně nepřetržité on-line analytické procesy, které budou podporovat digitální dvojčata bioprodukce.

Závěr


Waters Bioprocess Walk-Up Solutions spojují automatizované přípravy vzorků a LC-MS analytiku do jediného rozhraní, který výrazně usnadňuje získávání procesních a produktových atributů. Díky dostupnosti prověřených workflow mohou procesní týmy spolehlivě optimalizovat a monitorovat bioprodukci v reálném čase.

Reference


1. Alelyunas YW, Prochaska C, Kukla C, Hanna CM, Wetterhall M, Wrona MD. Monitoring Intact Glycoprofiles and Spent Media Metabolites from Sartorius Ambr®250. Waters Application Note 720008042, 2023.
2. Shion H, Boyce P, Berger SJ, Yu YQ. INTACT Mass™ – a Versatile waters_connect™ Application. Waters Application Note 720007547, 2022.
3. Alelyunas YW, Wrona MD, Chen W. Monitoring Nutrients and Metabolites in Spent Culture Media. Waters Application Note 720007359, 2021.

Obsah byl automaticky vytvořen z originálního PDF dokumentu pomocí AI a může obsahovat nepřesnosti.

PDF verze ke stažení a čtení
 

Podobná PDF

Multi-Attribute Methods for Biopharmaceutical Analysis
Analytical LC-MS Platform Methodologies to Support Upstream Bioprocess Optimization
Monitoring Intact Glycoprofiles and Spent Media Metabolites in Samples from Sartorius Ambr 250 High Throughput Bioreactor System to Support Upstream Process Development
Simplifying Bioreactor In-Process Monitoring with Waters Bioprocess Walk-Up Solutions