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CELLreactor™ - Kleiner Bioreaktor zur Kultivierung von Suspensionszellen

CELLreactor™ - Kleiner Bioreaktor zur Kultivierung von Suspensionszellen

Transfizierte Suspensionszellen in Schüttelkulturen oder in einer gerührten Kultur werden häufig eingesetzt, um rekombinante Proteine oder Antikörper herzustellen. Im Rahmen dieser Anwendungen sind dabei Optimierungen der Zellkulturparameter, wie des Mediums, nötig. Diese Verbesserung der Kulturbedingungen kann in den üblichen Bioreaktoren aufwendig und teuer sein. Zum Teil ist dies durch das große Volumen der Gefäße begründet, was einen hohen Reagenzienverbrauch bedingt und Anforderungen an Platz und Ausstattung mit sich bringt. Außerdem ist bei üblichen Stahl- oder Glasbioreaktoren der zeitliche Aufwand für Reinigung und Erhalt der Geräte recht hoch. Bioreaktoren im Milliliter-Maßstab, die als Einmalsystem nutzbar sind, werden daher immer populärer, um Prozessbedingungen in kleinem Maßstab zu optimieren. Greiner Bio-One bietet mit den CELLSTAR® CELLreactor™ 15 ml und 50 ml Röhrchen Gefäße an, die zur Kultur von aeroben Mikroorganismen, wie Suspensionszellen, Bakterien oder Hefen, geeignet sind.

Design

Durch das universelle Röhrchendesign können die CELLreactor™ Röhrchen im Rack auf einem Schüttler platziert werden, der entweder Teil eines Inkubatorsystems ist oder sich als selbstständige Einheit in einem Inkubator befindet. Auf diese Weise kann der vorhandene Platz sehr gut genutzt werden: Große Versuchsansätze werden minimiert und gleichzeitig wird die Anzahl paralleler Experimente maximiert. Das Durchmischen der Flüssigkeiten erfolgt mit Orbitalschüttlern. Dies reduziert die Schaumbildung und Scherkräfte, welche häufig durch interne Rührer erzeugt werden. Im Vergleich zur Kultivierung in anderen Zellkulturartikeln ist für die Zellernte kein Transfer notwendig: Aufgrund des konischen Designs passen die Röhrchen in alle gängigen 15 ml bzw. 50 ml Zentrifugenrotoren und die Zellen können innerhalb des Kulturröhrchens sedimentiert werden.


Abb. 1: CELLSTAR® CELLreactor™ 15 ml und 50 ml Röhrchen

Verschluss und Filter

Jeder CELLreactor™ Verschluss besitzt mehrere Bohrungen, so dass bei Bedarf die Belüftung durch das Verschließen einzelner Bohrungen verringert werden kann. Dies ermöglicht sowohl eine Anpassung der Verdunstungsrate als auch des Gasdurchsatzes. Die USP Class VI-zertifizierte, PTFE-beschichtete Kapillarporenmembran mit einer Porengröße von 0,2 μm garantiert die Sterilität des Röhrcheninhalts und einen hervorragenden Gasaustausch. Die Durchlässigkeit für Gase ist für die pH-Anpassung von Medium entscheidend. Medien wie RPMI, die für ein CO2 -/Bicarbonat-Puffersystem geeignet sind, werden in normaler Raumluft durch deren geringen CO2 -Gehalt alkalisch. Dies kann beim Handling und Mediumwechsel von Zellen der Fall sein. Um eine nachhaltige Zellschädigung zu vermeiden, ist es wichtig, die pH-Schwankungen für die Zellen so gering wie möglich zu halten. Daher sollte der pH-Wert des Mediums im Inkubator mit 5 % CO2 -Gehalt möglichst schnell wieder auf das jeweilige Optimum eingestellt werden. Abb. 2 zeigt, dass mit dem CELLreactor™ die Anpassung des pH-Wert im Inkubator (und damit die Gasdurchlässigkeit) sogar schneller ist, als in einem Röhrchen mit halb geöffnetem Standard-Schraubverschluss.


Abb. 2: Anpassung des pH-Wertes von RPMI-Medium im Inkubator mit 5 % CO2-Atmosphäre. 20 ml RPMI-Medium wurden in CELLreactor™ 15 ml und 50 ml Standard-Röhrchen nach Alkalisierung des Mediums an Raumluft im Brutschrank für 3h bei 37 °C inkubiert. Die Röhrchen wurden bei 300 rpm orbital geschüttelt.

Anwendung

Um die Eignung der Röhrchen zur Prozessoptimierung zu testen, wurden anti-Tubulin-produzierende YL1/2- Zellen (ECAAC) für 4 Tage mit jeweils 20 ml verschiedener Medien im CELLreactor™ 50 ml Röhrchen kultiviert. Die Effizienz der Kultur wurde mit Zellzahl, -vitalität sowie über die Menge des sezernierten anti-Tubulin-Antikörpers im Zellkulturüberstand bestimmt. Mit DMEM-Medium konnte ein konstantes Zellwachstum bei über 90 % Vitalität der Zellen beobachtet werden (Abb. 3, A). Entsprechend konnte mit DotBlot-Analyse nach 4 Tagen in diesem Medium anti-Tubulin-Antikörper nachgewiesen werden. Im Überstand von Medium X und Medium Y konnte hingegen kein Antikörper detektiert werden (Abb. 3, B). In diesen Medien fand keine signifikante Proliferation der Zellen statt (nicht gezeigt). Dies zeigt, dass die CELLreactor™ Röhrchen sehr gut geeignet sind, um in einem kleinen Ansatz Zellkulturbedingungen wie die Art des verwendeten Mediums zu optimieren.


Abb. 3 A: Kultivierung von Antikörper-produzierenden YL1/2-Zellen (ECAAC) im CELLreactor™ 50 ml Röhrchen. 5x104 Zellen wurden mit 20 ml DMEM, Medium X oder Medium Y für 4 Tage bei 200 rpm auf einem Orbitalschüttler kultiviert. Zellzahl und –vitalität wurden täglich bestimmt (A, DMEM).


Abb. 3 B:Ins Medium sezernierte anti-Tubulin-Antikörper wurden mit anti-Ratten-IgG detektiert (B). Die Experimente wurden an der FH Esslingen durchgeführt, Abbildung mit freundlicher Genehmigung von Prof. B. Weiß, FH Esslingen.

Weitere Informationen:

Greiner Bio-One GmbH
Maybachstraße 2
D-72636 Frickenhausen
Phone: +49 (0) 7022 948-0
Fax: +49 (0) 7022 948-514
info@de.gbo.com
www.gbo.com/bioscience

Die Namensrechte der genannten Hersteller sind im Besitz der genannten Firmen.

Stichwörter:
Transfizierte Suspensionszellen, Schüttelkulturem, gerührte Kultur, CELLSTAR, CELLreactor, Bicarbonat-Puffersystem, Greiner Bio-One GmbH , Greiner Bio-One, Bioscience, Produkte Bio-one

L&M 5 / 2013

Diese Artikel wurden veröffentlicht in Ausgabe L&M 5 / 2013.
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