Основные применения и преимущества систем для культивирования клеток FiberCell

Компания FiberCell Systems Inc. предлагает оригинальные простые в эксплуатации системы высокой эффективности для культивирования клеток. Системы Fibercell представляют собой микробиореакторы для культивирования клеток на пустотелых волокнах (Hollow Fiber). Системы FiberCell представляют собой абсолютно новый подход к процессу культивирования клеток, который уже завоевал признание в мире. Сердцем системы FiberCell является специальный картридж, заполненный пустотелыми волокнами (Hollow Fiber), обеспечивающими высокую эффективность процесса культивирования, что дает возможность исследователям в лабораториях и биотехнологическим компаниям получать количества клеток и клеточных продуктов, недоступные с помощью стандартных технологий.

Системы FiberCell были смоделированы по образцу циркуляционной кровеносной системы млекопитающих (mammalian circulatory system). Благодаря этому системы FiberCell дают возможность осуществлять культивирование клеток в любой лаборатории в условиях, максимально приближенный к условиям in vivo. Компания FiberCell Systems Inc. постоянно работает над разработкой новых вариантов применения систем FiberCell.

Продуцирование моноклональных антител

Системы FiberCell представляют собой идеальное решение для in vitro продуцирования моноклональных антител в количествах порядка от 25 мг до 1 г. Для этих целей оптимальным выбором будет гидрофильный картридж с полисульфоновыми волокнами с высокой степенью фильтрации с «отсечением» по молекулярному весу (MWCO) на уровне 20 кДа. Секретируемый гибридомами ингибирующий фактор «TGF-Beta» в активной форме имеет молекулярный вес около 27 кДа.

Свойства картриджа позволяют данному ингибирующему цитокину диффундировать сквозь волокна и вымываться потоком, в то время как секретируемые антитела и собственно клетки остаются в малом объеме межволоконного пространства. Скорость фильтрации для полисульфоновых картриджей на порядок выше, чем для целлюлозных. Это обеспечивает эффективный подвод питательных элементов и отвод отходов. При этом в таких условиях возможно получение количеств клеток порядка 10⁸ и более.

Системы FiberCell позволяют уменьшить расход сыворотки и обеспечивают легкую адаптацию под коммерчески-доступные безсывороточные составы, а также применение оригинальной субстанции для замены сыворотки FiberCell «CDM-HD» («Chemically Defined Medium - High Density»).

Продуцирование секретируемых белков

Продуцирование рекомбинантных белков и сред с контролируемыми свойствами из клеток млекопитающих может быть весьма сложным процессом, настолько сложным, что многие лаборатории вынуждены избегать использование систем экспрессии на основе клеток млекопитающих. Как правило, этот процесс связан с использованием большого количества культуральных колб или роллерных бутылей, либо требуется ферментер. Условия культивирования, которые предлагают такие методы, далеки от физиологических. В то же время системы FiberCell на основе картриджей «Hollow fiber» обеспечивают условия культивирования, максимально приближенные к физиологическим.

Системы FiberCell имеют возможность обеспечить громадную площадь поверхности для размещения клеток и высокую плотность клеток. Это дает возможность применения в качестве замены сыворотки специальной среды для системы FiberCell «CDM-HD», а также в результате могут способствовать максимально правильному фолдингу белков и максимально унифицированному протеканию процессов пост-трансляционных модификаций. Достижимые концентрации белков находятся в диапазоне 100 мкг/мл - 300 мкг/мл/день, при этом возможно продуцирование количеств белка в диапазоне от 10 мг и до граммовых количеств. Благодаря особенностям метода образуется высококонцентрированная среда, одним из основных компонентов которой становится продуцируемый белок. При этом малый объем супернатанта облегчает дальнейшую очистку.

Продуцирование секретома и сред с заданными свойствами

Системы FiberCell идеальны для продуцирования сред с заданными свойствами (Conditioned Medium) и генерирования секретома (совокупность белков, секретируемых клеткой) от самых различных типов клеток, включая раковые клеточные линии. Достаточно большое количество клеток может поддерживаться в течение нескольких месяцев, эквивалентное 200 – 400 роллерных бутылей. При этом правильный выбор параметра MWCO картриджа позволяет получить полезную информацию например о размере изучаемых факторов адаптации.

Многочисленные результаты показывают, что в условиях культивирования в картриджах «Hollow Fiber» степень проявления явлений апоптоза значительно снижена. Благодаря этому на выходе получается супернатант, свободный от внутриклеточных белков, которые могли бы образоваться благодаря лизису клеток.

При использовании систем FiberCell в сочетании с заменителем сыворотки «CDM-HD» культивирование в картриджах «Hollow Fiber» становится чрезвычайно удобным и весьма мощным методом для продуцирования сред с заданными свойствами, свободных от белков – компонентов сыворотки и белков, возникающих благодаря лизису.

Преимущества систем Fibercell:

• Факторы концентрируются в 10 – 100 раз больше по сравнению с другими методами;
• Облегчается процедура детерминирования молекулярных весов; Субстанция свободна от интерферирующих протеинов;
• Малый генерируемый объем эквивалентен многим литрам супернатанта, образующегося при использовании других методов.

Сравнение очищенного рекомбинантного «Hexeramized IgG» человека: (вверху) из культуральной колбы 150 см² и (внизу) из полисульфонового картриджа Hollow Fiber.

Хроматография методом гель-фильтрации демонстрирует неполную полимеризацию продукта в культуральной колбе. Видны пики как полимеризованного, так и неполимеризованного продукта. В то же время образец того же белка, полученный с помощью системы Fibercell, экспрессирован практически полностью в полимеризованной форме. 478 мг очищенного белка было получено в течение двух месяцев в объеме менее 5 литров в картридже Fibercell # 2018.

Токсикология In Vitro

Системы FiberCell на картриджах «Hollow Fiber» являются отличным решением для моделирования фармакологической биодоступности различных антимикробных препаратов, а также для имитирования различных профилей дозирования, который генерируют устойчивые организмы.

Системы FiberCell способна имитировать клинически-релевантные профили дозирования препаратов в строго контролируемых in vitro условиях (картридж + насосный модуль + резервуары). Поскольку система FiberCell является «закрытой», она обладает преимуществом по сравнению с другими методами, гарантируя биобезопасные контролируемые условия работы с патогенными организмами.

Системы FiberCell имеют преимущества и перед методами тестирования на животных, так как в них имеется возможность более полного имитирования профилей дозирования и кинетик человека, а также возможность работы с организмами, не поддерживаемыми животными. Малый объем компартмента, содержащего организмы, обеспечивает реализацию быстрых и прецизионных изменений концентрации препаратов. Технология пустотелых волоконных картриджей «Hollow Fiber» обеспечивает высокий уровень контроля всех процессов и отличную воспроизводимость результатов на всех основных этапах исследования (культивирование, инфицирование, обработка препаратами).

Постановка экспериментов с биосистемами in vitro с помощью систем FiberCell позволяет уменьшить количество требуемых экспериментов на животных и позволяет получить клинически релевантные данные, которые могут быть использованы в сочетании с последующими данными экспериментов на животных и человеке.

Преимущества систем FiberCell:

• Точная имитация профилей дозирования препаратов in vivo;
• Любые варианты дозирования могут быть оценены и изучены – включая дозирование экстремально больших доз препаратов;
• Системы культивирования FiberCell представляют собой полностью закрытые биобезопасные системы;
• Доказанная эффективность при работе с антибиотиками, антивирусными, антираковыми и антигрибковыми препаратами;
• Возможность прецезионного контроля дозирования и метаболических профилей;
• Возможность использования картриджей с волокнами различного типа для максимально эффективной работы с теми или иными препаратами.

Эндотелиальные клеточные культуры

Модуль системы FiberCell «PS+» (кат. № 4300-C2025) специально создан для культивирования и работы с эндотелиальными клетками в потоке. Волокно типа «PS+» может быть легко покрыто экстра-клеточными матричными белками (а также цитокинами, либо антителами). Это позволяет работать с клетками эндотелия в более физиологичных условиях по сравнению с другими методами.

Метод с использованием системs для культивирования клеток FiberCell позволяет сохранить характерную морфологию клеток, обеспечить адекватное формирование монослоя с характерными плотными контактами между клетками. Такие условия культивирования максимально точно имитируют рост клеток in vivo. Микропористая структура пустотелых волокон Fibercell «Hollow Fiber» и возможность контролировать межклеточный матрикс создает в том числе и идеальные условия сокультивации с другими типами клеток.

Преимущества систем FiberCell

• Внутренняя площадь поверхности волокон эквивалентна колбе типа «T75»;
• Может быть сгенерировано напряжение (Shear Stress) 0,5 – 25 дин/см²;
• Из каждого картриджа может быть выделено около 100 мкг РНК;
• Для дальнейшего изучения могут быть применены различные микроскопические методы, включая иммуногистохимические методы анализа.

Замкнутый цикл микробиореакторной системы FiberCell.