세포 수확 - 배양

알파라발의 Peter Rose는 바이오의약품 여과 및 분리의 성장 영역 중 하나인 신약과 의약품을 생산하기 위한 포유류 세포 수확에 대해 설명합니다. 이 기사에서는 이 산업 분야에 사용되는 기술의 기원을 조사하고 최근 개발 상황을 고려합니다.

우리, 즉 포유류는 세포로 구성되어 있습니다. 거울에 비친 당신의 모습은 충분히 견고해 보일 수 있지만 실제로 당신이 보고 있는 것은 약 10조 개의 세포가 약 200가지 유형으로 나뉘어져 있는 것입니다. 이러한 세포 그룹은 매우 전문화되어 있습니다. 간은 간 세포, 근육은 특수 근육 세포 등으로 구성됩니다.

신약과 의약품을 생산하기 위해 신체 외부와 실험실 또는 공장에서 포유류 세포를 성장시키고 수확하는 것은 현대 생명과학 산업의 가장 흥미로운 분야 중 하나입니다. 그러나 믿기지 않는 것처럼 보이지만 의학의 이러한 엄청난 발전은 19세기 말에 해부된 닭에서 비롯되었습니다. 정확히는 1885년이다. 빌헬름 루(Wilhelm Roux)가 며칠 동안 따뜻한 식염수 용액에 배아 닭의 수질판을 유지시켜 조직 배양의 원리를 처음으로 확립한 때였습니다.

그의 연구는 20세기 첫 10년 동안 존 홉킨스 의과대학과 예일 대학교의 과학자들에 의해 여러 단계에 걸쳐 진행되었습니다. 1940년대와 1950년대에는 세포 배양에서 자란 바이러스가 백신 제조에 사용되었습니다. 마침내 질병의 위협을 제거한 소아마비 백신은 원숭이 신장의 세포 배양에서 재배되었습니다.

물론 오늘날 세포 배양을 기반으로 한 약물 생산은 생명공학 분야에서 가장 빠르게 성장하는 분야 중 하나입니다. 이러한 급속한 성공은 세포 배양 성장의 세 가지 주요 단계인 발효, 수확 및 정제에 대한 기술의 병행 개발에 크게 기인합니다.

수확은 성장 배지에서 세포 배양물을 분리하여 수행되며 이 섬세한 작업을 수행하기 위해 여러 기술이 사용됩니다. 원심분리, 정밀여과, 심층여과 및 절대 기공 크기 막을 통한 여과. 다양한 기술 중에서 원심분리는 실험실에서 공장 생산 수준으로 가장 일반적으로 확장되는 기술입니다.

원심분리는 고체와 주변 유체 사이의 밀도 차이를 이용하고 일반적으로 침전 중에 발생하는 침전을 가속화합니다. 대부분의 산업 응용 분야에서는 디스크 스택 원심분리기를 사용하여 영양액에서 세포와 세포 잔해물을 제거합니다. 디스크 스택 원심분리기는 지속적인 작동을 제공하여 수확 작업 시간을 제한하려는 요구에 맞춰 처리량을 일관되게 만듭니다.

당연히 보이는 것만큼 간단하지는 않습니다. 포유류 세포는 매우 취약한 유기체이므로 디스크 스택 원심분리기를 사용하면 분리 작업이 상대적으로 쉬워지지만 제품에 대한 손상을 최소화하면서 분리하는 것이 비결입니다. 단백질이 풍부한 사료 재료의 가속은 몇 분의 1초 정도 걸립니다. 그러나 속도가 핵심이지만, 바람직하지 않은 세포내 단백질을 국물로 방출하는 전단에 민감한 세포벽 막을 파괴하는 과정(용해라고 알려진 과정)을 희생해서는 안 됩니다.

가속 중 추가 용해를 방지함으로써 필요한 분리 결과를 계속 달성하면서 분리기의 용량을 늘릴 수 있습니다. 표적 단백질의 다운스트림 정제도 단순화되었으며 보다 컴팩트한 장비를 사용하여 수행할 수 있으므로 공정에서 상당한 비용 절감 효과를 얻을 수 있습니다. 따라서 문제는 제품 중단을 최소화하면서 최대 분리 효율성을 달성하는 것입니다.

세포 배양이 상대적으로 소박한 기원에서 발전한 것처럼 이를 수확하는 데 사용되는 장비도 마찬가지입니다. 실제로, 알파라발이 대규모 세포 배양 발효 개발에서 업계 리더들과 협력했을 때 세포 배양 과학의 초기 단계부터 세포 배양 특성에 매우 부드러운 분리기 설계가 필요하다는 것이 곧 명백해졌습니다. 그들이 의지한 것은 가속 중에 우유의 지방 입자가 쪼개지는 것을 방지하기 위해 부드러운 촉감을 사용하는 낙농 산업을 위해 원래 개발된 개념에서 유래한 중공 스핀들이었습니다. 수십 년 후, 동일한 기술이 현대 세포 배양 처리의 초석이 되었습니다.