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Introduction
UniVessel® SU 는 기존 전통적인 glass, stainless steel bioreactor 와 디자인이 동일한 일회용 bioreactor 이며 완전 멸균상태로 공급되므로 box 에서
open 한 다음 바로 사용이 가능하다.
Impeller, sparger 그리고 필요한 tubing, filter 와 connector 들을 모두 포함하며 또한 exhaust line 은 dual parallel-filter assembly 로 되어있고 필요할 경우에는
또 다른 tube 도 추가로 연결하여 사용할 수 있다.
일회용으로 사용되는 pH sensor 와 DO (dissolved oxygen) sensor 가 내장되어 있으며 이 센서들에는 형광물질이 있어 vessel 외부에서 주어지는 빛에 반응하여
특정 파장의 형광 (fluorescence) 을 발산하는데 이 형광의 세기와 같은 특성은 sensor 가 접촉하는 배양액의 pH 값과 DO 농도에 따라 비례적으로 영향을 받게 되므로
이 형광을 측정하여 배양액의 pH 와 DO 를 측정하게 된다.
UniVessel® SU 가 위치하는 UniVessel® SU Holder 에는 센서의 형광물질을 excitation 시키는 light 를 생성시키는 기능과 형광물질로부터 발산되어 나오는
형광빛을 detection 하는 기능을 가지고 있다.
UniVessel® SU Connection Box 는 UniVessel® SU Holder 와 Bioreactor Controller 사이에 위치하며 UniVessel® SU Holder 가 보내오는 pH 와 DO 값을
Bioreactor Controller 에 전달하는 기능을 한다. 이를 위해서는 pH 와 DO sensor 의 calibration data 를 UniVessel® SU Connection Box 에 입력하여야 하는데
UniVessel® SU 에 이미 기록되어 있는 pH 와 DO sensor 의 calibration data 를 수동으로 입력하거나 바코드를 이용하여 편리하게 입력하거나 하면 된다.
이후에는 배양액내의 pH 와 DO 값이 자동으로 Bioreactor Controller 에 자동으로 전송되어 기록되게 된다.
Batch Cultivation of a Recombinant CHO Cell Line in a UniVessel® SU
Cultivation Parameters
- Bioreactor Controller : BIOSTAT B-DCU II
- Temperature : 36.8
- Agitation Speed : 354 rpm (1 m/s)
- DO : 60% (controlled by N₂, air and O₂)
- pH : 7.15 (controlled by CO₂)
이 테스트는 UniVessel® SU 에서 CHO cell line 을 배양하였을 때 어느정도 배양이 잘 되는지를 확인하는 것이 목적이다. media 는 Sartorius 사의 serum-free media 인
PowerCHO₂ 를 사용하고 세포는 human IgG1 antibody 를 expression 하는 CHO (DG44 ST1) cell line 을 이용하였다. 이 세포주는 대개 stirred-tank bioreactor 에서
6-7 x 10^6 cells/ml 의 cell density 에 이른다.
Preparation of the Seed Culture
냉동보관된 세포를 해동과정을 거친 후 500ml flask 에 넣고 36.8 ℃, 7.5% CO₂, 85% humidity 그리고 5cm amplitude 로 120rpm 으로 회전시키면서 72시간동안 배양하였다.
Inoculation of the UniVessel® SU and Batch Run
2 L media 가 들어있는 UniVessel® SU 에 0.25 x 10^6 cells/ml 의 cell density 가 되도록 세포를 inoculation 한다. 배양하면서 정기적으로 멸균된 device 를 이용하여
sample 을 채취하여 viable cell density 와 viability 를 측정하고 또한 glucose 와 lactate 의 농도를 측정하였다.
Figure 2 와 Fugure 3 은 10일 배양동안 측정한 viable cell density 와 viability, 그리고 glucose 와 lactate 의 농도 변화를 나타내고 있다.
Results and Discussion
UniVessel SU 에서 세포는 191 시간후 6.8 x 10^6 cells/ml 에 도달하였으며 배양액내 영양성분인 glucose 가 완전히 고갈되는 238시간까지 ~90% 의 viability 를 유지 하였다.
Glucose 소모가 계속됨에 따라 lactate 의 농도가 증가하는 것이 관찰되었으며 191 시간이 지나면서 glucose 농도가 일정 수준이하로 줄어들게 되면 세포는 lactate 를
대체 탄소원으로 사용하기 시작하는 것도 관찰되었다.
Conclusion
2 Liter working volume 의 일회용 bioreactor 인 UniVessel SU 는 serum-free chemically defined media 에서의 CHO DG44 세포를 매우 성공적으로 배양할 수 있었으며
전통적인 glass vessel bioreactor 에서 배양할 때와 동일한 6.8 x 10^6 cells/ml 의 cell density 를 보였으며 세포의 viability 매우 우수한 것으로 확인되었다.
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