為了控制SARS-CoV-2的流行性大爆發(fā)，需要快速研發(fā)COVID-19疫苗及血清學(xué)測試，以確認(rèn)人體是否已經(jīng)感染病毒並形成免疫力。研究團(tuán)隊利用昆蟲細(xì)胞桿狀病毒表達(dá)系統(tǒng)進(jìn)行SARS-CoV-2 棘蛋白 (Spike protein)生產(chǎn)；而為了在短時間內(nèi)製造足量棘蛋白，利用快速篩選平臺 (Rapid screening )找出最佳化製程條件便尤為重要。

圖1. 使用昆蟲細(xì)胞桿狀病毒表達(dá)系統(tǒng)生產(chǎn)Spike protein示意圖

在瓦格寧根大學(xué)(Wageningen University)病毒學(xué)實驗室暨生物製程工程團(tuán)隊的COVID-19研究中，Applikon micro-Matrix微型生物反應(yīng)器被用於篩選Sf9細(xì)胞株的細(xì)胞生長與蛋白質(zhì)產(chǎn)量之優(yōu)化研究。Micro-Matrix系統(tǒng)可在24-well深孔培養(yǎng)盤上同時控制所有bioreactor內(nèi)溶氧量、pH值與溫度等參數(shù)。因此，一次可以獲得24個培養(yǎng)條件之?dāng)?shù)據(jù)比較；最佳化的培養(yǎng)參數(shù)條件篩選在一次實驗下即可完成。

?圖2. Sf9細(xì)胞株在使用AppliFlex ST(銀色)及miniBio(藍(lán)色)的活細(xì)胞密度、細(xì)胞存活率及葡萄糖濃度，在30%溶氧量、27℃、600rpm培養(yǎng)條件下，氧氣由open hole或porous sparger供氣，虛線與實線表示兩次實驗

接下來，研究團(tuán)隊在Applikon 500ml miniBio 玻璃系統(tǒng)及 AppliFlex ST拋棄式生物反應(yīng)器上進(jìn)行小量製程的測試。最終將製程放大至20L生物反應(yīng)器上並生產(chǎn)出臨床前動物實驗與血清學(xué)測試的有效材料。

圖3. 使用miniBio(左)及AppliFlex ST(右)生物反應(yīng)器進(jìn)行細(xì)胞培養(yǎng)

結(jié)論

1. Sf9細(xì)胞株在使用miniBio 玻璃系統(tǒng)及 AppliFlex ST拋棄式生物反應(yīng)器培養(yǎng)時，其細(xì)胞生長、細(xì)胞存活率、葡萄糖消耗量等培養(yǎng)條件表現(xiàn)是一致的


2. Sf9細(xì)胞株在生物反應(yīng)器中培養(yǎng)時，與使用porous sparger相比，使用open hole sparger時可達(dá)到較高的最大活細(xì)胞密度


3. 使用AppliFlex ST拋棄式生物反應(yīng)器時流程更簡單、準(zhǔn)備更快速

圖4. 使用AppliFlex ST及miniBio準(zhǔn)備時間比較

Applikon webinar：Rapid screening for optimal SARS-CoV-2 vaccine process conditions