Simplifying Bioreactor In-Process Monitoring with Waters Bioprocess Walk-Up Solutions

Význam tématu

Bioprodukce proteinů a monoklonálních protilátek je klíčovým prvkem moderní farmaceutické výroby. Pro zajištění vysoké kvality a konzistentního výnosu je nezbytné pravidelně sledovat kritické procesní a produktové atributy, jako jsou nutriční profily, metabolity či glykoformy. Automatizace těchto analýz umožňuje rychlejší rozhodování, minimalizuje lidské chyby a zkracuje dobu potřebnou pro optimalizaci bioprocesu.

Cíle a přehled studie / článku

Studie představuje ucelené řešení Waters Bioprocess Walk-Up, které kombinuje automatizovanou přípravu vzorků a následnou LC-MS analýzu bez nutnosti hluboké znalosti hmotnostní spektrometrie. Hlavním cílem je umožnit inženýrům bioprocesu získat kvalitní data o intact mass proteinu a složení kultivačního média přímo v místě odběru vzorku.

Použitá metodika

Workflow je řízeno softwarem OneLab, který:

• Načte informace o vzorcích (ručně nebo automaticky z bioreaktorů Sartorius Ambr 15/250 HT).
• Spustí přípravu vzorků robotem Andrew+ podle předdefinovaných protokolů pro intact protein a media analýzu.
• Po dokončení automatické přípravy instruuje uživatele k vložení vzorků do BioAccord LC-MS systému.
• Iniciauje datovou akvizici a zpracování přes waters_connect.

Použitá instrumentace

• Andrew+ Pipetting Robot
• BioAccord LC-MS System
• OneLab software
• waters_connect software
• UNIFI Scientific Information System
• ACQUITY UPLC Tunable UV Detector
• Sartorius Ambr 15 a Ambr 250 High Throughput bioreaktory
• Dvousloupcový compartment column manager

Hlavní výsledky a diskuse

Analýza intact proteinů využívá Intact Mass App, která automaticky provádí dekonvoluci spekter a kvantifikaci hlavních glykoform. Dashboard zobrazuje stav vzorků barevně kódovaně, umožňuje rychlé odsouhlasení výsledků a export do Ambr softwaru pro další vyhodnocení. Analýza kultivačního média je prováděna screeningovým workflow v UNIFI, kde je demonstrováno sledování klíčových metabolitů (např. cholin a cholin-fosfát) s možností rozšíření panelu sledovaných látek.

Přínosy a praktické využití metody

Řešení nabízí:

• Jednotné uživatelské rozhraní pro celý proces od vzorku po výsledek.
• Minimální nutnost školení neodborníků na LC-MS.
• Rychlou a konzistentní automatizovanou přípravu vzorků i akvizici dat.
• Snížení lidské chybovosti a zvýšení produktivity laboratoří.
• Seamless integraci s existujícími bioreaktory a softwarovými platformami.

Budoucí trendy a možnosti využití

V dalším vývoji se očekává:

• Rozšíření analyzovaných parametrů o další nutrienty, metabolity a posttranslační modifikace.
• Implementace multivariační analýzy (MVDA) a strojového učení pro prediktivní modely procesního chování.
• Cloudové sdílení a centralizované správa dat pro širší datovou integraci a reporting.
• Využití mikrofluidních platforem pro ještě vyšší automatizaci a miniaturizaci.

Závěr

Waters Bioprocess Walk-Up Solutions nabízí komplexní a uživatelsky přívětivý přístup k in-process monitoringu v bioprodukci. Díky plné automatizaci přípravy vzorků a LC-MS analýzy mohou bioprocesní inženýři v reálném čase získávat spolehlivá data o kvalitě produktu a stavu kultury, což urychluje optimalizaci procesů a zvyšuje efektivitu výroby.

Reference

1. Alelyunas YW, Prochaska C, Kukla C, Hanna C, Wetterhall M, Wrona MD. Monitoring Intact Glycoprofiles and Spent Media Metabolites in Samples From Sartorius Ambr 250 High Throughput Bioreactor System to Support Upstream Process Development. Waters AppNote, 2023.
2. Shion H, Boyce P, Berger SJ, Yu YQ. Intact Mass – a Versatile waters_connect Application for Rapid Mass Confirmation and Purity Assessment of Biotherapeutics. Waters AppNote, 2022.
3. Alelyunas YW, Wrona MD, Chen W. Monitoring Nutrients and Metabolites in Spent Cell Culture Media for Bioprocess Development Using the BioAccord LC-MS System with ACQUITY Premier. Waters AppNote, 2021.