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부착성 세포 배양

Pall의 솔루션은 오늘날의 세포 및 조직 배양 연구자들의 당면 과제를 해결하도록 설계되었습니다.

cGMP 환경에 적합한 부착성 세포 배양의 강화, 단순화 및 자동화

부착성 세포는 표면에 부착된 상태로 성장하며, 일반적으로 실험실 환경에서 사용됩니다. 다만, 예전에는 기존의 교반 탱크 (Stirred Tank) 리액터에서 부유성 세포(주로 중국 햄스터 난소(CHO) 세포)를 우선적으로 사용하여 생물의약품을 생산했습니다. 대부분의 부유성 세포는 원래는 부착성이었으나, 부유 배양이 가능하도록 조정된 것입니다. 그러나, 모든 부착성 세포주(cell line)가 부유 배양에 빠르게 적응하는 것은 아니며, 변화를 겪으면서 생산물의 품질과 수율이 저하될 수 있습니다. 바이러스 백신 또는 유전자 치료제 생산에 자주 사용되는 바이러스 생산 세포주에서 이러한 경향이 명확히 확인됩니다. 바이러스 백신, 세포 치료제 및 유전자 치료제는 부착성 세포 배양에 크게 의존하는데, 요건에 맞는 충분한 양의 부착성 세포를 생성하는 것이 늘 까다로운 과제였습니다. 이에, 주로 부유성 세포주 성장에 관한 과제를 해결하고, 단일클론 항체(mAb)를 생성하도록 대규모 바이오리액터가 설계, 개발되었습니다. 생산 업체에서는 부착성 세포주를 성장시키기 위해 오랫동안 roller bottle이나 cell-tray에 의존해 왔으나, 실험실 규모로 접근했기 때문에 cGMP환경에서는 대량 배양에 어려움이 있습니다.

 

바이러스 생산의 산업화: 바이러스 백신 및 유전자 치료제를 위한 cGMP 등급의 바이러스 제조

 

치료제 개발 초기, 바이러스 벡터는 cell factory 또는 roller bottle과 같은 2차원 시스템의 부착성 세포에서 일시적 형질주입(transient transfection)을 통해 제조되었습니다. 이러한 공정은 소수의 환자를 대상으로 하는 임상 1, 2상 시험용으로는 충분합니다. 다만, 임상 3상과 시판을 위해서는 환자 모집단의 규모가 작더라도 치료에 필요한 바이러스 양을 확보하기 위해 공정을 변경해야 합니다. 유전자 치료의 발전과 함께, 표적 조직(예: 근위축) 또는 대규모 환자 모집단(예: 혈우병, 낭포성 섬유증)에 맞춰 바이러스가 대량으로 필요한 적응증으로 트랜드가 변화하고 있습니다.

 

Pall의 iCELLis® 고정상(fixed-bed) 바이오리액터는 바이러스 백신 또는 유전자 치료를 위해 cGMP 등급 바이러스를 생성하도록 특별히 설계된 유일한 single-use 바이오리액터입니다. 독자적인 기술을 통해 세포에 가해지는 전단력 (shear stress)이 낮아 지도록 3차원 제어 성장 환경을 제공하여, 세포 성장과 바이러스 생산성을 끌어올립니다. 작은 설치 공간에서 최대 500m²의 성장 면적을 확보할 수 있는데, 이는 10층짜리 multi-tray가 790개 모여있는 규모입니다. pH, 용존 산소(DO) 및 바이오매스 센서(옵션)를 설치하여, 다른 single-use 바이오리액터와 유사한 자동화 및 제어 옵션을 사용할 수 있습니다. 현재 전 세계 백신 및 유전자 치료제 제조사에서 해당 기술을 활용하여 전통적인 세포 배양의 한계를 극복하고 치료제 양산을 진행합니다.

 

White paper인 "유전자 치료제용 아데노바이러스 대량 생산을 위한 end-to-end 공정"은 iCELLis 고정상(fixed-bed) 바이오리액터에서 배양한 부착성 세포를 사용하는 안정적인 아데노바이러스 통합 제조 플랫폼의 개발에 대해 설명하는데, 잘 제어된 운영 제조 공정을 통해 임상 시험에 적합한 cGMP 요건에 따라 대량의 고품질 바이러스 벡터를 생산할 수 있었습니다.

유전자 치료제용 아데노바이러스 대량 생산을 위한 end-to-end 공정

유전자 치료제용 아데노바이러스 대량 생산을 위한 end-to-end 공정

Seed 배양 또는 세포 치료제를 위한 cGMP 등급 부착성 세포

치료제 개발은 충분한 세포를 확보하기 어려운 것 이외에도, 전통적인 2D 부착성 세포 배양 시스템의 제어 및 자동화 성능이 부족하여 한계에 부딪칠 때가 있습니다. Pall은 이를 극복하기 위해, 엄격하게 제어된 밀폐 환경에서 2차원 배양 면적(최대 12m²)을 제공하는 Xpansion® multiplate 바이오리액터 시스템을 개발했습니다. 이 바이오리액터는 여러 분야에 적용할 수 있으나, 주로 iCELLis 바이오리액터의 시드 트레인(seed train) 작업 및 세포 치료용 부착성 줄기세포 (cGMP 등급) 배양에 사용합니다.

 

다량의 세포가 필요한 동종 줄기세포 요법의 경우, 최적의 방법 중 하나는 적절한 single-use 교반 탱크 (Stirred Tank) 바이오리액터와 결합된 마이크로캐리어(microcarrier) 기반 공정을 개발하는 것입니다. 이 기술을 최대한 활용하기 위해, 바이오리액터에 직접 연결된 감마멸균이 완료된 즉시 사용 가능한 single-use 시스템에 마이크로캐리어를 적용할 수 있습니다. 또한, 바이오리액터 이후 추가 공정을 진행하기 위해서는 세포를 회수하고 마이크로캐리어에서 분리해야 합니다. Allegro® STR 제품군의 single-use 바이오리액터은 마이크로캐리어 공정(예: HMSC (Human Mesenchymal Stem Cell) 증식)에 사용할 수 있는 탁월한 바이오리액터입니다. 자세한 내용은 아래 포스터(다운로드)에서 확인해 주십시오.

 

 

Allegro™ Microcarrier Delivery System(AMDS)

Allegro™ Microcarrier Delivery System(AMDS)

대표 제품

Allegro™ STR 바이오리액터
Biotech

Allegro™ STR 바이오리액터

SoloHill 마이크로캐리어
Biotech

SoloHill 마이크로캐리어

Xpansion® Multiplate 바이오리액터
Biotech

Xpansion® Multiplate 바이오리액터