Desescalado del proceso de fermentación de la proteína recombinante sL22 a un biorreactor de 50 L

Scale down of the fermentation process of sL22 recombinant protein in a 50 L bioreactor

Los estudios de un proceso a escala de producción no son económicamente factibles, por tanto, el desarrollo de modelos a pequeña escala que representen el desempeño del proceso de la escala comercial es esencial para lograr una caracterización robusta y un mejor entendimiento de este. En el Centro de Inmunología Molecular (CIM) se obtiene la proteína recombinante sL22 a partir del cultivo a escala comercial de la línea celular NS0. Con el objetivo de evaluar nuevas condiciones en el proceso para su optimización, en la presente investigación se desarrolla un modelo de desescalado de un biorreactor de 50 L que opera en modo continuo desde un biorreactor comercial de 2 000 L que opera en modo perfusión. Se seleccionan como criterios mantener constante el tiempo de mezclado y el coeficiente de transferencia de masa entre ambas escalas. Se realizan tres corridas experimentales y se evalúa el desempeño del cultivo celular a partir de los parámetros cinéticos y del estrés hidrodinámico aportado por las condiciones operacionales propuestas de velocidad de agitación de 100 min^-1 y un flujo de aire por unidad de volumen de 0,0017 min^-1; que implicó operar una potencia por unidad de volumen inferior de los valores que provocan daño celular. El tamaño de los remolinos que genera esta condición de agitación es superior al diámetro de las células de mamíferos, condición que no tiene impacto en el daño celular. La zona de operación permitió una alta viabilidad celular y parámetros cinéticos típicos de las células de mamíferos.

Studies of a production-scale process are not economically feasible; therefore, the development of small-scale models that represent the performance of the commercial-scale process is essential to achieve a robust characterization and a better understanding of it. At the Center for Molecular Immunology (CIM), recombinant sL22 protein is obtained from commercial-scale culture of the NS0 cell line. In order to evaluate new conditions in the process for its optimization, a model of scale down of a 50 L bioreactor operating in continuous mode from a commercial 2 000 L bioreactor operating in perfusion mode is developed in the present investigation. The mixing time and mass transfer coefficient between the two scales are selected as criteria to be kept constant. Three experimental runs were performed, and the performance of the cell culture was evaluated from the kinetic parameters and the hydrodynamic stress provided by the proposed operational conditions of agitation speed of 100 min-1 and an air flow per unit volume of 0.0017 min^-1. These implied operating a power per unit volume lower than the values that cause cell damage. The size of the eddies generated by this agitation condition is larger than the diameter of mammalian cells, a condition that has no impact on cell damage. The zone of operation allowed for a high level of cell viability and kinetic parameters that are typical of mammalian cells. It was found that the operational zone facilitated elevated levels of cell viability and kinetic parameters that are characteristic of mammalian cells.