Control de calidad en aplicaciones de cultivo celular biológico

Debido a la complejidad inherente de la terapéutica de proteínas, se requiere una gama de herramientas sofisticadas para producir y caracterizar las moléculas terapéuticas. Los robustos controles de procesos y los procesos de análisis de muestras son fundamentales para lograr altas tasas de éxito en los lotes. La monitorización y el mantenimiento de una sólida salud celular y calidad proteica son fundamentales para pasar del laboratorio a la comercialización.  

Células como fábricas de proteínas

Producir líneas celulares de alta productividad y condiciones de cultivo celular optimizadas requiere comprender las contribuciones de muchas variables clave: medios de cultivo celular, tasas de crecimiento celular, viabilidad de las células, niveles de expresión de proteínas y otros atributos de calidad, incluyendo tamaño, estado de agregación, glicosilación y estabilidad. Los analizadores adecuados son fundamentales para la monitorización y el control fiables de los procesos.  
El desarrollo de procesos de cultivo celular comienza con la generación de líneas celulares, lo que normalmente consiste en una célula anfitriona común, como células HEK 293 o CHO, un sistema de expresión o infección y selección, seguido de la optimización del proceso y los medios en sistemas a pequeña escala como placas de 96 pocillos o biorreactores de sobremesa.

Una vez optimizadas y definidas las condiciones, el proceso suele pasar a un estudio piloto de escalabilidad seguido de estudios de toxicología preclínicos y, en última instancia, a la etapa de fabricación a volúmenes comerciales. En esta etapa, los productos biológicos se fabrican conforme a las Buenas Prácticas de Fabricación actuales (BPFa) Cuando se establece el proceso final de cultivo celular, las empresas dan un paso adelante hacia el proceso de comercialización, que incluye la caracterización de los procesos, la ampliación, la transferencia de tecnología y la validación del proceso de fabricación.

Para satisfacer las demandas de volumen, las empresas biofarmacéuticas han construido instalaciones a gran escala con múltiples biorreactores de cultivo celular de 10 000 l (o incluso más grandes). Dada la importancia de la calidad del producto y la consistencia de los lotes para la salud y la seguridad de los pacientes, se ha elevado constantemente la vara de medida de caracterización y control de procesos y productos en todas las etapas de la fabricación.

Los parámetros de funcionamiento afectan al rendimiento del proceso y a la calidad del producto

Vi-CELL MetaFLEXOptimizar las condiciones de cultivo celular es esencial para lograr una calidad y un rendimiento óptimos del producto. Los parámetros ambientales físicoquímicos importantes son la temperatura, el caudal de gas, las velocidades de agitación, los gases disueltos, los niveles de ph, la osmolalidad, el potencial de redox y los metabolitos celulares. Los indicadores biológicos deben medirse continuamente para determinar el estado fisiológico del cultivo, incluyendo la densidad y viabilidad celular, una variedad de mediciones intracelulares y extracelulares como NADH, niveles de LDH, actividad mitocondrial y análisis del ciclo celular. Las variaciones de los niveles óptimos pueden tener efectos sustanciales en la calidad y la potencia del producto

El analizador bioquímico compacto MetaFLEX de Vi-CELL permite alojar aplicaciones de cultivo celular de micro a gran escala, lo que proporciona un análisis rápido y preciso de los parámetros clave, incluyendo pH, pO2, pCO2, glucosa, lactato y electrolitos.  El sistema de gestión de calidad integrado mide automáticamente en tres soluciones de control de calidad dedicadas, detectando y corrigiendo cualquier fallo, y bloqueando cualquier parámetro que no pase el control de calidad.

Pruebas intuitivas rápidas

En palabras de Lena Lee, directora global de productos de Beckman Coulter, “en la fase de investigación temprana y de desarrollo de procesos, uno de los atributos de calidad clave es viabilidad de las células. El entorno en el que se cultivan las células se debe controlar y monitorizar.  El Vi-CELL MetaFLEX ofrece niveles de exactitud de pH que sabemos que son críticos para la viabilidad de las células”.

Diseñado para funcionar durante más de 22 horas diarias y con un tiempo de respuesta de <60 segundos,="" el="" vi-cell="" metaflex="" funciona="" con="" un="" avanzado="" sensor="" basado="" en="" la="" tecnología="" de="" película="" gruesa,="" compuesta="" de="" varias="" capas="" de="" placas="" cerámicas,="" microelectrodos="" y="" membranas,="" para="" disminuir="" eficazmente="" tanto="" el="" tiempo="" de="" medición="" como="" el="" tamaño="" de="" la="" muestra="" (65 ul)="" necesarios="" para="" el="">

El instrumento puede almacenar hasta 2000 resultados en el instrumento y cuenta con un brazo de muestreo automatizado para ofrecer la máxima flexibilidad de muestreo (jeringa, tubo, microfuge o pocillo de muestras Vi-CELL). Los únicos consumibles necesarios son el caseete de sensores y el paquete de soluciones, que incluye reactivos, soluciones de lavado, controles para control de calidad y recogida de residuos. 

Vi-Cell XRLa tinción y cuantificación de células viables y no viables en biorreactores debe ser precisa y reproducible. La densidad y viabilidad celular son fundamentales para el proceso de cultivo celular y para determinar la fisiología del cultivo en respuesta a las condiciones de funcionamiento, la estimación de tasas de crecimiento, el consumo y la producción de metabolitos, y la productividad específica de las células. El método más común para medir la viabilidad de las células es el método de exclusión de azul tripano. El Vi–CELL XR monitoriza la viabilidad porcentual, así como la densidad celular total y viable para detectar e investigar rápidamente condiciones que afecten negativamente a la viabilidad de las células. Para la producción de proteínas recombinantes en las que las células se cultivan de forma rutinaria a concentraciones relativamente altas en una variedad de biorreactores, se pueden iniciar procesos independientes con un solo clic de ratón para cada biorreactor que se esté monitorizando.  Para el acceso más rápido a resultados no sesgados, los analizadores de células Vi-CELL automatizados incorporan un carrusel de muestras para la carga de muestras sobre la marcha. Una vez cargado, el sistema aspira la muestra, la mezcla en azul tripano, carga la muestra en la cámara y registra el recuento de células/ml, el porcentaje de viabilidad y la distribución de tamaño.  A continuación, se realiza un ciclo de limpieza automático antes de aspirar la siguiente muestra en el carrusel.  El tiempo total de procesamiento de la muestra es de <2,5 minutos="" por="">

Con seguridad de datos avanzada, inicio de sesión seguro de usuario, capacidad de firma electrónica, sólidos registros de actividad y muestras, los analizadores Vi-CELL MetaFLEX y XR están construidos para facilitar el cumplimiento de la 21 CFR 11 sin ningún problema.

El valor de la certeza

La monitorización de cultivos celulares con instrumentos rápidos, robustos y precisos destinados a medir los parámetros relevantes está mejorando el desarrollo y la optimización de los procesos de cultivo celular. Los analizadores Vi–CELL XR y Vi-CELL MetaFLEX combinan la funcionalidad de una variedad de instrumentos utilizados para monitorizar los niveles de pH, los gases de cultivos celulares, los metabolitos, el recuento celular y la osmolalidad en una única unidad. Vi-CELL MetaFLEX está diseñado para su uso con cultivos celulares de múltiples líneas celulares (importante para reducir potencialmente los recursos asociados a los sistemas de muestreo automatizados o realizar ensayos de desarrollo a menor escala).

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