Rapid Analysis of Titer and Media Components Using Bioprocess Monitor Application Software

Význam tématu

Analýza hladin titeru a klíčových složek kultivačních médií je zásadní pro monitorování a řízení bioprocesů v reálném čase. LC-MS nabízí hluboký vhled do složitých biologických systémů, ale dříve byla jeho implementace jako nástroje PAT omezená dlouhou přípravou a zpožděním dat. Softwarové řešení Bioprocess Monitor Application významně zjednodušuje workflow a urychluje dostupnost výsledků pro rozhodování v rámci vývoje a optimalizace bioprodukce.

Cíle a přehled studie / článku

Článek popisuje vývoj a implementaci softwaru Bioprocess Monitor Application, který umožňuje rychlou kvantifikaci aminokyselin, vitaminů, metabolitů a proteinového titeru pomocí LC-MS a LC-UV analýz. Cílem je zkrátit dobu od odběru vzorku k výsledku, automatizovat kalibraci a integraci dat s bioreaktorovým softwarem a laboratorními roboty a podporovat workflow PAT.

Použitá metodika a instrumentace

Analytické workflow zahrnuje:

• UPLC separace pomocí ACQUITY Premier systémů
• Detekce UV a hmotnostní spektrometrie (RDa detector)
• Použití zpracovatelských metod obsahujících očekávané retenční časy, toleranci, hmotnostní okna a standardní kalibrační křivky
• Nástroj ApexTrack pro automatické vyhledávání a optimalizaci špiček
• Kalibrace metod v rámci “calibration set” s výjimečným přezkumem
• Automatická korekce retenčního času a kontrola kvality dat

Použitá instrumentace

• BioAccord LC-MS System s ACQUITY Premier UPLC BSM, FTN, Column Manager a RDa Mass Detector
• ACQUITY Premier TUV Optical Detector a ACQUITY Automation Portal
• Andrew+ Pipetting Robot, Andrew BenchHub a automatizační kit
• Bioprocess Monitor 1.1 na platformě waters_connect 4.0+
• OneLab 1.23 Enterprise pro automatizaci vzorků
• PC P5 Tof workstation (Windows 10/11)

Hlavní výsledky a diskuse

Softwarové rozhraní umožňuje:

• Rychlou a intuitivní přípravu a spuštění analýz
• Review–by–exception přezkum kalibrací a dat
• Okamžité zobrazení trendů metabolitů a titeru napříč bioreaktory a experimentálními podmínkami
• Export dat ve formátu kompatibilním s Ambr softwarem a JMP

Studie ukázala spolehlivé detekční meze, konzistentní kalibrační křivky a významné zkrácení doby analýzy, což umožňuje procesní rozhodování v téměř reálném čase.

Přínosy a praktické využití metody

Bioprocess Monitor Application přináší:

• Zrychlenou odezvu na změny v kultivačním médiu a produkci proteinu
• Snížení manuálních zásahů díky automatizované kalibraci a zpracování dat
• Možnost integrace do existujících PAT frameworků a robotizovaných platforem
• Zvýšenou konzistenci a přenositelnost analytických metod mezi laboratořemi

Budoucí trendy a možnosti využití

Očekávané směry dalšího vývoje zahrnují:

• Rozšíření API pro přímou konektivitu s dalšími bioprocesními a datovými platformami
• Implementaci strojového učení pro automatizovanou interpretaci komplexních dat
• Využití menších a rychlejších kolonek pro ještě vyšší throughput
• Propojení s cloudovými službami pro centralizované sledování a reporting

Závěr

Bioprocess Monitor Application představuje významný krok ke skutečné implementaci LC-MS jako PAT nástroje. Díky zjednodušené obsluze, rychlé kalibraci a integraci s automatizovanými platformami umožňuje téměř reálné sledování kritických parametrů bioprodukce a podporu rozhodování v procesním vývoji.

Reference

• 1. Gerzon G., Sheng Y., Kirkitadze M. Process Analytical Technologies – Advances in bioprocess integration. J. Pharm. Biomed. Anal., 2022.
• 2. BioAccord LC-MS System with ACQUITY Premier. Waters Brochure, 720007339.
• 3. Wrona M. et al. Automation-Driven Analysis of Product Quality Attributes. Waters App. Note, 720008487, 2024.
• 4. Alelyunas Y. et al. Rapid Throughput LC-MS Method for Media Analysis. Waters App. Note, 720008170, 2024.
• 5. Koza S. M. et al. Lowering Quantitation Limits for mAb Titer Measurements. Waters App. Note, 720008775, 2025.
• 6. Alelyunas Y. et al. Monitoring Intact Glycoprofiles in Ambr. Waters App. Note, 720008042, 2023.