连续捕获和连续收获 – 使用ATF以灌流工艺收获产物的新主意

Alvotech使用细胞截留装置开发了一种强化补料分批工艺，用于复杂融合蛋白的生产。该工艺采用了新型高产量收获(HPH)技术，包括传统的补料分批工艺和使用细胞截留装置进行的澄清工艺。与传统补料分批工艺相比，新工艺的实施带来了更高的VCD和活性，提高了产品质量，降低了生产成本。

Kerstin Lange: Team Lead Process Technology and Innovation, Advanced Bioprocessing, Alvotech

Andrew Falconbridge: Vice President Process Technology and Innovation, Alvotech

Earl Pineda: Sr. Manager, Upstream Field Applications EU/APAC, Repligen

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用于补料分批工艺的高产量收获可简化收获操作，强化生产，同时消除离心和深层过滤步骤，而收获料液可直接进行捕获层析柱处理。

高产量收获（HPH）

高产量收获在典型的补料分批达到峰密度后，使用XCell ATF®细胞截留装置，以设定的流速添加新鲜培养基，同时开始产物收获。这将带来显著的产量和工艺效益。

HPH产生相同产物滴度的时间是传统补料分批的一半，或可在不增加额外时间的前提下，获得两倍的产物滴度。利用HPH和N-1灌流的组合，可在一半的时间内获得高达两倍的产物。选择此工艺可过渡到一个单步、封闭式系统，并消除需要高资本支出、非线性放大且不适合剪切敏感型应用的离心以及低通量、低处理量且需要费时费力的搭建操作的深层过滤。无论您的目标应用是单抗、重组蛋白、慢病毒、酶或疫苗，HPH都可以提高生产效率，更快地提供更多产品。

 提高产量

■ 蛋白质产量可增加达2倍，而不增加运行时间，或

■ 可在更短的天数收获相同的滴度，提高产率

 优化工艺

■ 获得更健康的培养，同时降低工艺相关杂质

■ 降低单元操作和原材料数量

■ 向单步、经0.2μm过滤的封闭系统转变

■ 收获料液可直接用于下游纯化

 维持补料分批工艺

■ HPH提高产量和吞吐量，同时维持补料分批工艺。N生物反应器不需要进行灌流或培养基置换操作，而可允许N生物反应器维持单一补料分批收获点。

高产量收获性能参数

HPH可使VCD提高5倍

HPH可在4 x 10⁶cells/mL补料分批工艺的基础上到达20 x 10⁶ cells/mL VCD。HPH中细胞活性在8 天内可保持约为100%。而在补料分批中，活性在第3天后开始下降，至第8-9天时约为75%。更高的VCD和活性可转化为更高的总产物产量。HPH工艺的产量约为1500mg/day。而补料分批在约8-10天内达到800-1000 mg/day。

使用HPH获得更高的活细胞密度（VCD）和活性

■ 相比标准补料分批，使用HPH补料分批可使活细胞密度提高4倍

■ 活性维持接近100%

使用高产量收获获得更高的产物滴度

■ 相比传统补料分批，产物提高2倍

■ 在与补料分批相同（或更少）的天数内收获

HPH使VCD提高3倍，mAb产量提高2倍

传统补料分批可以在14天内达到约10 x10⁶ cells/mL VCD，细胞活性从第8天开始下降至第14天的约80%。以0.25、0.5和1 VVD进行HPH时，前10天达到与传统补料分批相似的活细胞密度，在第10天，开始HPH工艺，并达到40 x 10⁶ cells/mL VCD，而传统补料分批工艺为10 x 10⁶ cells/mL VCD。在整个HPH运行过程中，活性保持在90%以上。HPH中，更高的VCD和更健康的培养可实现200%的IgG产量提升。相比传统补料分批中150 μg（每mg IgG）的宿主细胞蛋白（HCP）含量， HPH工艺中宿主细胞蛋白(HCP)含量可显著降低至80 ~ 100 ug （每 mg  IgG)。杂质水平更低的0.2µm过滤澄清料液可去除离心和深层过滤单元操作，进一步提高效率。

更高的活细胞密度和更高的产物产量

■ 相比传统补料分批，使用HPH，总累积IgG可提高2倍

■ 与补料分批不同，收获的产物经过了0.2μm过滤

■ 活细胞密度可提高3倍，且在整个运行中细胞活性维持>90%

澄清的收获液可直接层析纯化

■ 相比传统补料分批收获液，HPH收获液中每mg IgG的宿主细胞蛋白（HCP）含量可降低30-50%

■ 0.2μm澄清的产物以及显著更低的杂质水平可消除离心和深层过滤步骤

工作原理

以下为HPH工艺操作的典型示例，其包括三个主要步骤：开始补料分批工艺，连接细胞截留装置开始高产量收获，之后开始抽液降低生物反应器内体积。HPH的启动时间是灵活的，且取决于工艺。收获可以在与传统补料分批相同的时间框架内完成，或者，生物反应器运行可以根据工艺和设施条件适当延长，以进一步提高产量。

注意：在本示例中，培养基置换在第10天开始，但也可根据工艺情况进行调节。

步骤A：工艺开始

正常开始补料分批工艺。

步骤B：连接细胞截留设备，开始高产量收获

当达到峰细胞密度后，连接细胞截留装置(CRD)，并开始以较低的流速泵入新鲜的培养基。随着新鲜培养基的泵入，开始慢慢收获产物。

步骤C：抽液

运行的最后一天，停止添加新鲜培养基，开始降低生物反应器内的体积。

步骤D：工艺结束

HPH补料分批可以在与传统补料分批相同的时间内结束，或延长生产运行，以进一步提高产量。

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