近日，浙江金儀盛世生物工程有限公司聯(lián)合抗體藥物與靶向治療國家重點實驗室合作完成了一項研究，結果顯示，在培養(yǎng)基、人力、物力等相同資源的投入下，CUR激流式培養(yǎng)模式較傳統(tǒng)攪拌模式在項目上細胞密度提高了50%以上，蛋白產量提高近40%，成本能節(jié)約將近30%，擁有良好的線性放大一致性，使抗體藥物規(guī)模生產成本大幅降低。

“實際上，CUR由于設計簡約，設備及耗材的成本還會更低。以此次研究的已商業(yè)化的抗體藥物生產為例，在2000L產線規(guī)模下將傳統(tǒng)攪拌式反應器替換成CUR激流式生物反應器后，2000L規(guī)模的產線每年可多收獲的原液價值約4500萬人民幣，這部分可以視為企業(yè)的凈利潤。”金儀盛世研發(fā)副總裁胡福林、CUR發(fā)明人在采訪中提到。

該研究數據近期公布后，迅速引起了國內國際生物制藥產業(yè)界的極大關注。美國、俄羅斯、印度等國家的客戶陸續(xù)來金儀盛世洽談合作及驗廠審計，美國客戶當即簽署了金額達數千萬的采購訂單。

數據說話 國家級實驗室的合作研究

CUR激流式反應器研究項目的起源，可以追溯到2007年。那一年金儀盛世成立，CUR激流式生物反應器立項研發(fā)。經過三年的努力，收獲了累累碩果——申請了3項發(fā)明專利、多項實用新型專利，獲得了浙江省的“科學技術成果鑒定證書”、國家首臺套認定，專家組認為CUR激流式生物反應器的整體技術水平處于國際先進，其中在用于疫苗的生產方面處于國際領先的地位。

早在2010年，金儀盛世就與華東理工大學生物反應器工程國家重點實驗室合作，對CUR的工作機理，以及與傳統(tǒng)的攪拌式、平底型、錐底型生物反應器在典型細胞株培養(yǎng)中的傳質、混合、剪切等進行了對比研究。研究的結果發(fā)表于《華東理工大學生物反應器工程國家重點實驗室學報》。提起那次研究，胡福林依然記憶猶新，“這些科學詳實的數據，讓CUR獲得了業(yè)內的認可。”目前CUR已經可以提供2.5L至2000L規(guī)格，可滿足抗體藥物、疫苗、細胞與基因治療領域的客戶從小試工藝開發(fā)、中試放大到商業(yè)化規(guī)模生產全過程的需求。

自2020年以來，受新冠疫苗以及國際形勢影響，產業(yè)鏈供應鏈安全問題受到前所未有的重視。因金儀盛世的激流式反應器具有完全自主的知識產品，也有新冠疫苗這樣的典型應用案例，在CDMO企業(yè)表現出了很好的降本增效表現，自然引起了國內外客戶的廣泛關注。為了更好的服務于生物制藥客戶，提供更科學、公允、客觀的研究數據作為參考，在張江生物抗體藥物與靶向治療國家重點實驗室的支持下，雙方啟動了本次研究工作。
 

罕見：較成熟工藝蛋白產量提高近40%

此次研究十分大膽地選擇了一個已經商業(yè)化生產的單抗項目進行對比，該項目使用的是進口的傳統(tǒng)攪拌式生物反應器。在傳質、混合以及剪切力這幾個反應器影響細胞生長的關鍵因素方面，得益于區(qū)別于傳統(tǒng)的工作機理，CUR表現優(yōu)良。

首先，CUR通過機械振蕩產生激流，使培養(yǎng)液反復沖刷培養(yǎng)袋內，使氧迅速溶解，通過培養(yǎng)液沖刷拖帶氣體，制造納米級可溶解微氣泡，并使氣泡不斷地混合，充分傳遞，從而使每個細胞都能得到充足的氧及養(yǎng)分，維持細胞正常生長代謝。

其次，與傳統(tǒng)攪拌式反應器相比，激流式的CUR從結構上就有兩大明顯區(qū)別——無攪拌槳和鼓泡裝置。少了這兩個裝置，使得CUR的設計更為簡約，成本更低以外，更關鍵的是有效地避免了傳統(tǒng)機械攪拌對細胞形成的剪切力以及鼓泡式氣泡破裂時對細胞形成的剪切力，而且培養(yǎng)時產生的泡沫少，不需要額外添加消泡劑，非常有利于細胞生長。

研究培養(yǎng)的是CHO-K1細胞，分別完成了CUR5L、50L、500L的培養(yǎng)。結果顯示，在相同工藝下，CUR系列較傳統(tǒng)攪拌式反應器，在活率相當的情況下，細胞密度上提高了50%，繼而目的蛋白產量提高了40%。

CUR5/50L密度與活率

目的蛋白表達量

線性放大 更快更簡單

研究還探索了CUR50L到500L的放大工藝。與傳統(tǒng)攪拌式反應器相比，CUR的放大策略比較簡單，只需要結合CUR傳質機制，依據恒定費勞德數進行攪拌速度工藝放大。又因為CUR采用表層通氣，簡化了工藝設計，降低通氣模式的放大難度，只需要根據等體積氣體流速(VVM)確定通氣相關參數即可。

便捷的放大確保了產品放大的連續(xù)性，降低研發(fā)到生產過程的結果偏差和工藝放大的失敗，也為放大工藝摸索節(jié)約了大量的時間與物料成本。

胡福林回憶了一下此次研究，從細胞種子準備、場地準備開始，CUR只用了兩個多月就完成了從5L到50L、再到500L的放大，一次性放大成功。“這還是在5L時我們做兩批的情況下的耗時。”他補充道。而使用傳統(tǒng)反應器，這個過程往往需要半年左右，需要進行更多批次的工藝研究，這過程中會產生大量的時間和物料成本。

在放大摸索研究發(fā)現，CUR5L、50L、500L的收罐活細胞密度積分IVCC分別提高了41%、53%和49%。同時，CUR的Qp值與傳統(tǒng)攪拌式反應器械維持在同等水平(10~11pg/cell/day)。這也意味著，CUR培養(yǎng)過程中，細胞累計數量增多，同時單個細胞的蛋白產量與攪拌式在同一水平。在維持同等Qp值條件下，提高IVCC，最終表達量就能大量提高，CUR5L、50L、500L分別提高了45%、45%和37%。

IVCC和Qp數據分析

CUR500L培養(yǎng)后期發(fā)現細胞密度和活率依然保持穩(wěn)定，研究延長培養(yǎng)時間從16天延長至18天，且整體 CUR培養(yǎng)的單抗收獲液SEC主峰比例與傳統(tǒng)攪拌式反應器相比有提高，IEX酸性變異體比例也有一定降低，即在高表達量的同時，產物質量屬性表現亦呈現提高。

產品質量

 

成功商業(yè)化 經受住各國監(jiān)管的考驗

抗體藥物與靶向治療國家重點實驗室此次的研究從5L放大到了500L，而實際生產中，CUR激流反應器已有1200L的商業(yè)化使用案例——某生物制藥公司客戶的重組新型冠狀病毒疫苗(腺病毒載體)(Ad5-nCoV)。

激流式反應器灌流培養(yǎng)細胞+批次培養(yǎng)病毒模式工藝放大簡單穩(wěn)定，該客戶在中國國際疫苗創(chuàng)新峰會上分享：較攪拌式反應器，單細胞產毒提高5倍，單位體積產毒提高50倍。

隨著該客戶新冠疫苗在國內外的上市使用，先后在天津、上海和江蘇建廠，金儀盛世配合客戶接受監(jiān)管部門的核查，為該客戶提供相應的質量文件。“無論是歐美的監(jiān)管部門，還是國內的監(jiān)管部門，對我們提供的質量文件沒有提出異議和詢問。”這證明了CUR激流反應器的產品質量及合規(guī)方面經得起各國監(jiān)管部門的考驗。

無論是自身的實驗，還是第三方國家重點實驗室的研究數據，及商業(yè)化規(guī)模的應用，都證明了金儀盛世的CUR激流式生物反應器是生物制藥領域國產替代的優(yōu)選項。“我們堅信在這個領域，無論是橫向比較還是縱向比較，CUR激流式生物反應器都是一個明智，理性的選擇。”

解決被國外‘卡脖子’，保障產業(yè)鏈供應鏈安全可控;國家醫(yī)保談判、國家集中采購等大背景下的降本增效要求，生物制藥裝備及相關耗材的國產替代都是大勢所趨。“持續(xù)為客戶提供有價值的服務，做贏一個優(yōu)秀的民族品牌始終是金儀盛世發(fā)展的核心定位!”