用語集
「せん断ストレス」とは？
別名・英語表記：せん断
流れの中で分子にかかる物理的な力。強すぎると抗体の凝集や微粒子発生を招く。
別名・英語表記：せん断
流れの中で分子にかかる物理的な力。強すぎると抗体の凝集や微粒子発生を招く。
せん断ストレスとは、流れの中で分子や細胞にかかる物理的な力のことです。培養や精製のあらゆる工程に潜んでいるため、強度を誤ると抗体の凝集や微粒子発生、あるいは細胞の損傷を招き、製品の品質や収量を左右します。
撹拌を強めると細胞が壊れると考えがちですが、一般的な動物細胞培養のスケール・回転数では、インペラによる直接のせん断で細胞が死ぬことはさほど多くありません。むしろ問題になりやすいのは、酸素供給のために強める散気や気泡の破裂によるダメージです。そのため酸素分率を上げる、散気を強める際はせん断対策を併せて講じる、あるいは膜を介した無泡供給に切り替えるといった手段が検討されます。ただし撹拌もせん断の源であることに変わりなく、動物細胞では回転数を上げすぎることはできません。
せん断は培養槽の中だけの問題ではありません。回収・精製の各工程においても、pH・温度・酸化・宿主プロテアーゼと並んで、タンパク質の比活性を落とす失活要因として挙げられます。せん断が強まると抗体の凝集や微粒子が発生し、純度を高めようとする操作の効果を損なうことがあります。精製プロセスの設計では、これら複数の失活要因を各工程で抑え込みながら、比活性を落とさずに純度を高めるバランスをとることが核心になります。
スケールダウンモデルを構築する際には、体積あたり動力・酸素移動係数・混合時間といった工学パラメータとともに、せん断をどこまで大規模と揃えるかがエンジニアリング上の問題になります。酸素供給やせん断、混合の特性が大規模と食い違えば、スケールダウンモデルは当てになりません。また灌流培養やN-1灌流では、既存のフェドバッチ工程を崩さずに強化できる利点がある一方、せん断・運転制御・スケールアップという灌流固有の課題が加わる点も見逃せません。
この定義はProglenth編集部が一般的・基礎的な内容として整理したものです。実際の管理基準・要件は製品・企業・各極の規制により異なります。 正確な運用は各極の薬局方・ガイドライン（ICH／GMP等）やメーカーの一次情報をご確認ください。