细胞收获步骤如何实现自动化工艺
本文节选自《Cell Harvesting Sees Benefits from Automated Processes》，由于水平有限，详细内容，请参考原文。
细胞收获是在细胞培养和细胞裂解之后，从生物反应器中回收治疗性生物产物，是下游分离工艺的开始。多年来，上游细胞培养工艺的优化导致了产物滴度的显著增加，往往会在收获点造成瓶颈。
幸运的是，收获技术的发展，如离心、深层过滤和膜，帮助缓解了这一瓶颈。在应对生物工艺自动化程度不断提高的驱动下，进一步的创新技术也促进了细胞收获步骤的精简以及产物收率的提高。
收获挑战
技术、设备或工艺问题继续给细胞收获带来挑战。生命科学行业自动化解决方案制造商Celltrio的首席执行官、联合创始人及董事会主席Charlie Duncheon说，大多数瓶颈来自细胞收获过程中的手动工艺操作。Duncheon说，在半自动化系统中，手动工艺通常仍然是一个问题。他指出了与手动步骤相关的多个瓶颈:
当手动从一个工艺转移到另一个工艺时，样品暴露于温度变化中 (例如，冷冻离心，以保持样品在处理时处于冷却状态)
手动工艺的污染几率更高
需要整合超出资深科学家了解范畴的方案工艺知识
缺乏组织和汇编的数据，难以确保实验的可重复性
在一个系统中使用有限的实验器材，难以应对更高广泛的方案
只有在科学家们在现场的“白班”时间才能进行运行样品
Repligen产品管理副总监Anil Kumar补充说，进行细胞收获所需的系统尺寸通常需要很大的硬件占地面积 (例如，2-3平方米)。Kumar表示，细胞收获过程还需要进行深层过滤器 (这是细胞收获的典型工具) 的预冲洗，以将总有机碳(TOC)值降低到可接受的水平。
Kumar表示:“在安装多个深层过滤器以及拆卸含有工艺溶液的深层过滤器上花费了大量的时间，每个深层过滤器都很重，而且很脏，重量达20-25磅。”
克服挑战
Duncheon说，传统上，生物制造商通过科学家和技术人员的大量体力劳动来克服细胞收获的挑战。“这种(方法)成本高昂，而且容易因人为失误而导致时间延迟。我们已经在实验室中看到了一种趋势，即一些步骤是自动结合手动步骤进行的，”他说。
Duncheon补充道:“我们认为，真正的机会是使用一个自动化、包含数字记录的平台来集成针对所有细胞系的工艺，该平台具有自动数据记录、数据导入/导出、可追溯性和报告功能。”
Kumar指出，不同的公司正在采取多种方法来应对细胞收获带来的挑战。他指出，Repligen开发了一项新技术，即新型切向流深层过滤(TFDF)技术，该技术可显著降低过滤器的尺寸，并无需进行使用前、后的冲洗处理。此外，TFDF技术可以使用一次性使用过滤器组件进行封闭式工艺，取代初级澄清，Kumar说。
“深层过滤器供应商正致力于开发新的深层过滤器，以减少批次处理所需的过滤器数量。此外，也有新的一次性使用离心机，设计用于封闭式一次性使用工艺。”Kumar补充道。
Repligen的TFDF技术的工作原理
自动化是一种“资产”
自动化是克服细胞获取步骤瓶颈的一种资产。Duncheon解释说，例如，通过提供每周7天、每天24小时的操作，在科学家(远程)下载方案后，可以以最佳方式安排自动化，并允许他们运行工艺以及连接细胞收获过程的每一步。”
Duncheon表示:“使用机器人将样品从一个工艺转移到下一个工艺，并自动共享工艺数据和设置信息，加快了知识转移，确保了一致性和均一性。更高效的转移可避免暴露于空气以及样品暴露于不利的温度条件。”
Duncheon还表示，效率方面的最大收益将来自于细胞培养和收获的整个工艺的完全自动化，这将建立一个可提供数字足迹的标准平台。例如，Celltrio的自动化平台，RoboCell，建立在公司的标准任务模块上，这种设计提供了灵活性和可放大性，可以轻松地将所有细胞系开发工艺集成到一个解决方案中。Duncheon列举了Celltrio产品组合的各种标准任务模块，包括：
液体处理 (Robo-LH)
接种和细胞培养 (Robo-I)
细胞计数、融合和活性检测 (RoboReader)
离心收获 (Robo-C)
样品的低温储存和检索 (RoboStor)
由于细胞收获工艺通常涉及多个步骤 (例如，预冲洗、收获工艺和使用后产物回收步骤)的操作，这些步骤都是在手动和半自动化模式下执行的，因此人们希望实现自动化，这将加快工艺速度，减少对操作人员的依赖，Kumar评论道。
自动化工艺
2015年的一项研究中，研究人员对自动化和手动下游工艺进行了比较，将自动收获和串联纯化的性能与手动工艺 (包括手动收获和两步纯化) 的性能进行了比较。结果表明，使用自动化工艺的产物回收率明显高于手动工艺，产物质量与手动工艺的质量一致。
研究人员指出，通过建立一个自动化的系统来收获和纯化细胞，他们能够减少下游的瓶颈。研究人员得出的结论是，自动化工艺消除了主观的用户决定，从而减少了浪费和潜在的污染，同时提高了工艺产量和工艺可再现性。
过渡到自动化
Duncheon说，现在，向自动细胞收获的转变是一个不断增长的趋势。他还指出，由于工艺效率的提高和极具吸引力的回报，自动化细胞收获正获得越来越多的兴趣。
Kumar指出，随着过渡的继续，细胞收获工艺现在已可通过手动和自动化系统混合进行的。“目前，利用自动化流程的工艺有限。人们希望更多地实现自动化工艺，并将手动操作最小化，而TFDF等新技术就是为了实现自动化工艺而设计的，”他说。
Duncheon补充道:“我们相信二维细胞生长和细胞收获已由Celltrio等公司进行了全面的开发。随着我们继续研究3D细胞生长、微滤和深层过滤(以及其它工艺)，我们将致力于进一步创新细胞收获工艺。”
原文：F. Mirasol,“Cell Harvesting Sees Benefits from Automated Processes,” BioPharm International 34 (8) 28–29 (2021).
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