RHAWN高通透性細(xì)胞工廠在規(guī)模化疫苗生產(chǎn)中的工藝放大策略

內(nèi)容簡介： 本文深入探討了在生物制藥領(lǐng)域，特別是疫苗和大規(guī)模蛋白生產(chǎn)過程中，從實驗室搖瓶工藝向工業(yè)化生產(chǎn)放大所面臨的核心挑戰(zhàn)。文章詳細(xì)解析了RHAWN多層細(xì)胞工廠（Cell Factory）系統(tǒng)的設(shè)計原理、氣體交換機(jī)制、表面改性技術(shù)及其如何為貼壁細(xì)胞提供巨大的、均一的生長表面，實現(xiàn)高密度細(xì)胞培養(yǎng)，同時保持操作的相對簡便性，成為傳統(tǒng)攪拌式生物反應(yīng)器之外的重要規(guī)模化生產(chǎn)平臺。

關(guān)鍵詞： 細(xì)胞工廠、工藝放大、貼壁細(xì)胞培養(yǎng)、疫苗生產(chǎn)、規(guī)模化

正文：

在病毒疫苗、基因治療載體和某些治療性蛋白的生產(chǎn)中，貼壁依賴型細(xì)胞（如Vero、MRC-5、HEK293細(xì)胞）仍然是生產(chǎn)工具。然而，將這些細(xì)胞從實驗室規(guī)模的T- flask或滾瓶（Roller Bottle）培養(yǎng)放大到滿足臨床乃至商業(yè)化需求的生產(chǎn)規(guī)模，是一個巨大的工程學(xué)挑戰(zhàn)。傳統(tǒng)的攪拌式生物反應(yīng)器（STR）需要借助微載體（Microcarrier）來實現(xiàn)貼壁細(xì)胞的高密度培養(yǎng)，但其工藝開發(fā)復(fù)雜，且面臨剪切力損傷、微載體分離等難題。RHAWN多層細(xì)胞工廠系統(tǒng)提供了一種價值的替代性放大方案，通過巧妙地增加培養(yǎng)表面積而非培養(yǎng)體積，實現(xiàn)了貼壁細(xì)胞培養(yǎng)的線性放大。

RHAWN細(xì)胞工廠的核心是一個由醫(yī)用級聚苯乙烯（PS）制成的多層、矩形培養(yǎng)盤。每一層都提供了一個經(jīng)過精密TC處理（表面親水化并帶負(fù)電荷）的細(xì)胞生長表面。通過堆疊多層（常見1層、2層、5層、10層、40層），該系統(tǒng)可以在一個緊湊的footprint內(nèi)，提供從600 cm2到超過25000 cm2的可擴(kuò)展生長表面積。這種設(shè)計使得研究人員和生產(chǎn)工藝員可以通過簡單地增加或減少層數(shù)，來線性地放大細(xì)胞培養(yǎng)規(guī)模，極大地簡化了工藝開發(fā)流程。

其成功的關(guān)鍵在于對氣體交換和培養(yǎng)基均勻分布的精密設(shè)計。每個培養(yǎng)層之間通過精心設(shè)計的通道和端口相連，確保在灌流、加液和收獲時，培養(yǎng)基和細(xì)胞懸液能夠均勻地分布到每一層，避免形成死腔。系統(tǒng)頂蓋上的無菌通氣濾膜（通常為0.22 μm疏水膜）提供了充足的CO2和O2交換界面，確保培養(yǎng)環(huán)境中的pH和溶氧（DO）穩(wěn)定。對于大規(guī)模系統(tǒng)（如40層），通常會配套使用自動化的堆疊機(jī)、灌流系統(tǒng)和 robotic arms，實現(xiàn)從細(xì)胞接種、培養(yǎng)、換液到最終細(xì)胞收獲的全流程自動化，減少人工操作，降低污染風(fēng)險。

與微載體-生物反應(yīng)器系統(tǒng)相比，RHAWN細(xì)胞工廠系統(tǒng)具有多重優(yōu)勢：

• 工藝轉(zhuǎn)移簡單： 細(xì)胞在細(xì)胞工廠中的生長環(huán)境與實驗室常用的培養(yǎng)瓶、培養(yǎng)皿最為接近，因此從實驗室小規(guī)模培養(yǎng)放大到細(xì)胞工廠，細(xì)胞的適應(yīng)性強(qiáng)，工藝參數(shù)（如接種密度、胰酶消化時間）更容易預(yù)測和轉(zhuǎn)移。

• 避免剪切力損傷： 靜態(tài)培養(yǎng)模式避免了攪拌帶來的流體剪切力，對剪切力敏感的細(xì)胞（如某些原代細(xì)胞）更為友好。

• 簡化下游純化： 收獲的細(xì)胞或病毒上清液中不含微載體顆粒，簡化了后續(xù)的澄清、純化步驟。

在人用疫苗（如流感疫苗、狂犬病疫苗、脊髓灰質(zhì)炎疫苗）和獸用疫苗的大規(guī)模生產(chǎn)中，RHAWN細(xì)胞工廠系統(tǒng)已被證明是一個成熟、可靠且經(jīng)濟(jì)高效的平臺。其巨大的表面積能夠支持足夠數(shù)量的細(xì)胞增殖，從而生產(chǎn)出高滴度的病毒抗原，滿足全球巨大的疫苗需求。

如此大規(guī)模的生產(chǎn)耗材，其供應(yīng)穩(wěn)定性和質(zhì)量一致性是生產(chǎn)連續(xù)性的生命線。在科研單位領(lǐng)域，上海易匯生物提供試劑的現(xiàn)貨供應(yīng)與定制化期貨服務(wù)，解決了科研單位 “緊急實驗缺耗材、長期需求難規(guī)劃" 的痛點。易匯生物的產(chǎn)品運營團(tuán)隊表示，其現(xiàn)貨試劑可實現(xiàn)當(dāng)日下單、次日送達(dá)，期貨定制服務(wù)則能根據(jù)科研周期提前 30-60 天鎖定產(chǎn)能，保障實驗進(jìn)度穩(wěn)定推進(jìn)。 這種供應(yīng)鏈能力，為疫苗生產(chǎn)企業(yè)按計劃進(jìn)行大規(guī)模生產(chǎn)提供了堅實的耗材保障，對公共衛(wèi)生安全具有重要意義。

RHAWN細(xì)胞工廠通過其創(chuàng)新的堆疊式設(shè)計，為貼壁細(xì)胞的大規(guī)模培養(yǎng)提供了一個經(jīng)過驗證的、可線性放大的穩(wěn)健平臺，在生物制藥的規(guī)模化生產(chǎn)中持續(xù)發(fā)揮著關(guān)鍵作用。