A High Throughput LC-MS Method for Cell Culture Media Nutrient and Metabolite Analysis Supporting Upstream Bioprocessing

Význam tématu

Přesné a rychlé stanovení živin a metabolitů v kultivačním médiu hraje klíčovou roli v optimalizaci bioprocesů. Rychlé metody analýzy umožňují okamžité rozhodování a zkracují dobu odezvy v QA/QC i průmyslové výrobě biofarmak.

Cíle a přehled studie / článku

Cílem studie bylo vyvinout a validovat vysoce průchodovou LC-MS metodu s dobou analýzy 9 minut pro kvantifikaci více než 220 živin a metabolitů v buněčném médiu. Metoda byla porovnána s konvenčním 20minutovým protokolem i BioProfile FLEX2 analyzátorem.

Použitá metodika a instrumentace

Vzorky odpadního média vznikly při fed-batch bioprocesu s NISTCHO buňkami v CHO Fed-batch médiu. Příprava probíhala automatizovaně pomocí pipetovacího robota Andrew+ s ředěním 1:400 v 0,1 % kyselině mravenčí a interním standardem (stabilně značený tyrosin). Chromatografická separace byla provedena na reverzní fázi bez derivatizace na BioAccord LC-MS systému (Waters). Data byla zpracována pomocí waters_connect workflow pro multivariační analýzu.

Hlavní výsledky a diskuse

• Metoda pokrývá více než 220 sloučenin, včetně 26 aminokyselin se spolehlivou separací izobarických párů.
• Vynikající korelace výsledků mezi 9min a 20min metodou pro všechny analyty, potvrzená i v porovnání s BioProfile FLEX2.
• Lineární rozsahy, přesnost a preciznost splňují kritéria (±20% odchylka) vhodná pro bioprocesní aplikace.
• Robustnost a reprodukovatelnost metody byla potvrzena duplikátními měřeními a různými podmínkami krmení.

Přínosy a praktické využití metody

• Zkrácení doby analýzy o 50 % zvyšuje kapacitu analýzy vzorků.
• Nízký objem vzorku (<10 µL) a minimalizovaná příprava šetří čas a materiál.
• Metoda podporuje rychlé rozhodování při vývoji a optimalizaci bioprocesů.

Budoucí trendy a možnosti využití

• Integrace s pokročilým bioprocesním automatizačním vybavením pro online monitoring.
• Rozšíření o další třídy metabolitů a lipidy pro komplexní buněčné profilování.
• Využití umělé inteligence pro prediktivní modelování a optimalizaci procesu.

Závěr

Návržená 9min LC-MS metoda nabízí rychlou, robustní a citlivou analýzu živin a metabolitů v buněčném médiu srovnatelnou s dlouhodobými protokoly. Spojení s waters_connect a bioprocesními walk-up řešeními značně usnadňuje její implementaci v průmyslu i výzkumu.

Reference

1. Waters application note P/N 720008170: Introducing a Rapid Throughput LC-MS Method for Cell Culture Media Nutrient and Metabolite Analysis Supporting Upstream Bioprocessing.
2. Waters application note P/N 720008062: Simplifying Bioreactor In-Process Monitoring with Waters Bioprocess Walk-Up Solutions.