Nội dung được dịch bởi AI, chỉ mang tính chất tham khảo
Tối ưu hóa và lập mô hình toán học của bioreactor transtubular cho sản xuất kháng thể đơn dòng từ dòng tế bào hybridoma
Tóm tắt
Bài báo này mô tả việc sử dụng bioreactor transtubular để nghiên cứu tác động tương đối của sự khuếch tán so với sự tưới dưỡng đến sản xuất kháng thể của dòng tế bào hybridoma. Nghiên cứu được thực hiện với một nền văn hóa tế bào có mật độ cao được duy trì trong môi trường không huyết thanh, ít protein trong 77 ngày. Đã xác định rằng bioreactor có một phân bố thời gian lưu giữ kiểu trộn vĩ mô tương tự như một bioreactor hình chậu khuấy liên tục (CSTR). Tuy nhiên, do cách sắp xếp các đường truyền môi trường trong bioreactor, các kiểu dòng cho việc phân phối dinh dưỡng chủ yếu bao gồm các chiều dài đường truyền độc lập từ ngắn đến dài. Khi hoạt động với dòng môi trường chuyển động đảo chiều và tuần hoàn, một số khu vực của bioreactor (có thời gian lưu giữ ngắn) có phần dễ tiếp cận hơn với môi trường so với các khu vực khác (có thời gian lưu giữ dài). Từ quan điểm này, bioreactor có thể được chia thành ba vùng: một thể tích bị giữ, chủ yếu bao gồm môi trường được cung cấp qua khuếch tán; một thể tích xếp lớp, cung cấp dinh dưỡng thông qua đối lưu một chiều; và một thể tích quét, hoạt động thông qua đối lưu hai chiều. Kích thước tương đối của ba thể tích này được thay đổi thực nghiệm bằng cách thay đổi khoảng thời gian mà chiều dòng môi trường bị đảo ngược từ 15 phút (thể tích bị giữ lớn hơn) đến 9 giờ (thể tích quét lớn hơn). Các kết quả cho thấy nồng độ kháng thể tăng lên khi kích thước của thể tích giới hạn khuếch tán (bị giữ) tăng lên đến tối đa khoảng 30 phút trước khi giảm mạnh. Như phản ánh qua những thay đổi trong việc tiêu thụ glucose và sản xuất lactate được đo lường, không có sự khác biệt đáng kể nào trong chuyển hóa tế bào xảy ra khi bioreactor được chuyển đổi giữa các trạng thái khác nhau. Các kết quả này cho thấy chế độ hoạt động của bioreactor transtubular có thể ảnh hưởng đến năng suất kháng thể trong điều kiện không huyết thanh, ít protein với những ảnh hưởng tối thiểu lên chuyển hóa tế bào.
Từ khóa
#bioreactor transtubular #kháng thể đơn dòng #hybridoma #khuếch tán #tưới dưỡng #tối ưu hóaTài liệu tham khảo
Reuveny, S., D. Velez, L. Miller, and J. D. Macmillan (1986) Comparison of cell propagation methods for their effect on monoclonal antibody yield in fermentors.J. Immunol. Method. 86: 61–69.
Griffiths, B. Perfusion systems for cell cultivation (1990) pp. 217–250. In: A. S. Lubiniecki (ed.),Large-Scale Mammalian Cell Culture Technology, Marcel Dekker, Inc., New York, NY, USA.
Oka, M. S. and R. G. Rupp (1990) Large-scale animal cell culture: A biological perspective. pp. 71–92. In: A. S. Lubiniecki (ed.),Large-Scale Mammalian Cell Culture Technology. Marcel Dekker, Inc., New York, NY, USA.
Farrell, P. J., N. Kalogerakis, and L. A. Behie (1994) Effect of endogenous proteins on growth and antibody productivity in hybridoma batch cultures.Cytotechnology 15: 95–102.
Doverskog M., J. Ljunggren, L. Ohman, and L. Haggstrom. (1997) Physiology of cultured animal cells.J. Biotechnol. 59: 103–115.
Gordon, J. S. C. Ley, M. D. Melamed, P. Aman, and N. C. Hughes-Jones (1984) Soluble factor requirements for the autostimulatory growth of B lymphoblasts immortalized by Epstein-Barr virus.J. Exp. Med. 159: 1554–1559.
Kawano, M., T. Hirano, T. Matsuda, T. Taga, Y. Horii, K. Iwato, H. Asaoku, B. Tang, O. Tanabe, H. Tanaka, A. Kuramoto, and T. Kishimoto (1988) Autocrine generation and requirement of BSF-2/IL-6 for human multiple myelomas.Nature 332: 83–85.
Kishimoto, T. (1985) Factors affecting B-cell growth and differentiation.Ann. Rev. Immunol. 3: 133–157.
Mondschein, J. S., S. F. Canning, D. Q. Miller, and J. M. Hammond (1989) Insulin-like growth factors (IGFs) as autocrine/paracrine regulators of granulosa cell differentiation and growth: Studies with a neutralizing monoclonal antibody to IGF-1.Biol. Reprod. 40: 79–85.
Sporn, M. B. and G. T. Todaro (1980) Autocrine secretion and malignant transformation of cells.The New England J. Med. 303: 878–880.
Weinstein, R. (1983) Serum-free Culture of Normal Mammalian Cells.BioTechniques. June/July, 61–64.
Iwasaki, T., T. Hamano, J. Fujimoto, and E. Kakishita (1998) Regulation of interleukin-6 and interleukin-6R alpha (gp80) expression by murine immunoglobulin-secreting B-cell hybridomas.Immunology 93: 498–504.
Murakami, H. Serum-Free Media Used for Cultivation of Hybridomas (1989) pp. 107–141. In: A. Mizrahi (ed.),Monoclonal Antibodies: Production and Application, Alan R. Liss, Inc., New York, NY, USA.
Kidwell, W. R. (1989) Filtering Out Inhibition.Bio/Technology 7: 462–463.
Halberstadt, C. R. (1990)Design, Implementation and Modeling of a Transtubular Bioreactor for the Growth of Mantmalian Cells. Ph.D. thesis, University of Michigan, Ann Arbor, MI, USA.
Ozturk, S. S., B. O. Palsson, A. R. Midgley, and C. R. Halberstadt (1989) Transtubular bioreactor: A perfusion device for mammalian cell cultivation.Biotechnol. Tech. 3: 55–60.
Roy, P., J. Washizu, A. W. Tilles, M. L. Yarmush, and M. Toner (2001) Effect of flow on the detoxification function of rat hepatocytes in a bioartificial live reactor.Cell Transplant 10: 609–614.
Kaminski, M. S., K. Kitamura, D. G. Maloney, M. J. Campbell, and R. Levy (1986) Importance of antibody isotype in monoclonal anti-idiotype therapy of a murine B-cell lymphoma: A study of hybridoma class switch variance.J. Immunol. 136: 1123–1130.
Lee, G. M. (1990)Production of Monoclonal Antibody Using Free and Immobilized Hybridoma Cells, Ph.D. thesis, University of Michigan, Ann Arbor, MI, USA.
Lim, F. Microencapsulation of living mammalian cells. (1988) pp. 185–197. In: A. Mizrahi, (ed.),Upstream Processes: Equipment and Techniques, Alan R. Liss, Inc., New York, NY, USA.
Fogler, H. S. (1986)Elements of Chemical Reaction Engineering. Prentice-Hall, Englewood Cliffs, NJ, USA.
Villermaux, J. (1986) pp. 707–771 Micromixing Phenomena in Stirred Reactors. In:Encyclopedia of Fluid Mechanics, Gulf Publishing Co., Houston, TX, USA.
Yamada, K., K. Akiyoshi, H. Murakami, T. Sugahara, I. Iikeda, K. Toyoda, and H. Omura (1989) Partial purification and characterization of immunoglobulin production stimulating factor derived from namalwa cells.In Vitro Cell. Develop. Biol. 25: 243–247.
Teillaud, J. L., S. Brunati, S. Amigorena, C. Mathiot, C. Sautes, and W. H. Fridman (1989) Control of B cell function by Fcγ receptor-positive T cells and immunoglobulin-binding factors.Contrib. Microbiol. Immunol. 11: 124–150.
Tanaka, K., G. Jay, and K. J. Isselbacher (1988) Expression of heat-shock and glucose-regulated genes: differential effects of glucose starvation and hypertonicity.Biochim. Biophys. Acta. 950: 138–146.
Whelan, S. A. and L. E. Hightower (1985) Differential induction of glucose-regulated and heat shock proteins: effects of pH and sulfhydryl-reducing agents on chicken embryo cells.J. Cell. Physiol. 125: 251–258.
Komjati, M., P. Bratusch-Marrain, and W. Waldhausl (1986) Superior efficacy of pulsatile versus continuous hormone exposure on hepatic glucose productionin vitro.Endocrinology 118: 312–318.
McIntosh, R. P. and J. E. A. McIntosh (1985) Dynamic characteristics of luteinizing hormone release from perifused sheep anterior pituitary cells stimulated by combined pulsatile and continuous gonadotropin-releasing hormone.Endocrinology 117: 169–179.
Nordmann, J. J. and E. L. Stuenkel (1986) Electrical properties of axons and neurohypophysial nerve terminals and their relationship to secretion in the rat.J. Physiol. 380: 521–539.
Wildt, L., A. Hausler, G. Marshall, J. S. Hutchison, T. M. Plant, P. E. Belchetz, and E. Knobil (1981) Frequency and amplitude of gonadotropin-releasing hormone stimulation and gonadotropin secretion in the rhesus monkey.Endocrinology 109: 376–385.
Halberstadt, C. R., R. Hardin, K. Bezverkov, D. Snyder, L. Allen, and L. Landeen (1994) Thein vitro growth of a three-dimensional human dermal replacement using a single-pass perfusion system.Biotechnol. Bioeng. 43: 740–746.
Palsson, B., S. Paek, R. Schwartz, M. Palsson, G. Lee, S. Silver, and S. Emerson (1993) Expansion of human bone marrow progenitor cells in a high cell density continuous perfusion system.Bio/Technol. 11: 368–372.
Arathoon, W. R. and J. R. Birch (1986) Large-scale cell culture in biotechnology.Science 232: 1390–1395.
Lebherz III, W. B. (1988) Batch production of monoclonal antibody by large-scale suspension culture.Bio-Pharm February: 22–32.