Culture cellulaire en bioréacteur

Les cultures cellulaires en bioréacteur doivent être homogénéisées avec ménagement mais aussi de manière satisfaisante ; elles nécessitent un apport précis en gaz de même qu’une surveillance et une régulation exactes. La stérilité joue en outre un rôle important afin d’éviter toute contamination. Une qualification est indispensable si le bioréacteur est amené à être utilisé dans un environnement validé.

Un système d’injection de gaz de haut niveau

Afin de pouvoir cultiver des cellules, il est nécessaire de réguler précisément la concentration d’oxygène dissous. La manière idéale d’y parvenir réside dans une stratégie d’injection de gaz complexe avec de l’air, du N2 et de l’O2, chacun avec son propre régulateur de débit massique. Pour configurer la stratégie de régulation de la pO2 en fonction de l’application, les cascades doivent pouvoir être configurées de manière aussi intuitive que possible. À cet égard, il est important qu’en dépit d’une faible injection de gaz ménageant les cellules, ces dernières disposent de suffisamment d’oxygène, c’est-à-dire que le bioréacteur présente une valeur kLa élevée. En outre, le système doit également inclure une conduite de CO2 pour la régulation du pH ainsi qu’une option pour l’injection de gaz dans l’espace de tête.

Une bonne homogénéisation avec de faibles contraintes de cisaillement

Une bonne homogénéisation est indispensable pour assurer des conditions homogènes dans la cuve. Des temps de mélange brefs réduisent les gradients de concentration nocifs pour les cellules, par exemple de la base ou du milieu nutritif introduits. Les cellules étant toutefois très sensibles au cisaillement, il faut veiller, dans le système d’agitation, à utiliser un agitateur approprié qui permet une bonne homogénéisation en cas de faible puissance et de distribution régulière de l’énergie.

Une stérilité absolue

Les cultures cellulaires sont particulièrement sensibles aux contaminations biologiques. Une spore bactérienne ou une cellule bactérienne végétative suffit pour supplanter la croissance de cellules animales. Dans un bioréacteur, les points de contamination critiques sont les transitions vers la chambre stérile, par exemple l’agitateur, les ports et les lignes de gaz. Les bioréacteurs autoclavables utilisent principalement des joints d'étanchéité multiples, des systèmes d'échantillonnage aseptique et des filtres à usage unique autoclavables à membrane en PTFE hydrophobe pour stériliser les gaz et l’air d'échappement.

Une surveillance continue

Pour cultiver des cellules reproductibles, une compréhension détaillée du processus de culture est indispensable. Des capteurs supplémentaires permettent de surveiller en continu les paramètres critiques tels que l’analyse de l’effluent gazeux, la densité de cellules vivantes ou la biomasse. Un logiciel de bioprocédés permet de calculer en continu d’autres paramètres, tels que le QR, de manière à pouvoir réagir immédiatement et automatiquement à des conditions de procédé changeantes.

Qualification

Pour les travaux dans le domaine de la culture cellulaire, il peut être nécessaire de qualifier les bioréacteurs et de documenter les expériences conformément aux BPF. Dans le cadre de la qualification, des tests peuvent être effectués à la demande des clients : Factory Acceptance Test (FAT) et Site Acceptance Test (SAT), qualification d’installation (QI) et qualification opérationnelle (QO). Un logiciel de bioprocédés établit la documentation de l’ensemble du processus de culture et permet également de le surveiller et de le réguler automatiquement pendant une période prolongée.

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«Concernant les lignées pour culture cellulaire CHO, HeLa, HEK-293 et autres, il est important d’avoir une homogénéisation du milieu de culture à la fois douce et efficace.»

Lea Düppe — Chef de produit

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