本培養後ハーベスト
培養液から細胞・デブリを除去する。
主な用途
- 細胞除去
Product Guide
デプスフィルター
デプスフィルターは、厚みのあるろ材層の内部で、細胞、細胞デブリ、濁質、粒子、凝集物などを捕捉するフィルターです。本培養後の培養液には目的抗体だけでなく細胞や死細胞、DNA、HCP、脂質、凝集物が含まれ、これらが下流工程に入ると圧力上昇や詰まり、回収率低下につながります。デプスフィルターは濁質負荷を受け止め、下流工程へ渡す液を整える重要なフィルターです。
用途・特徴
デプスフィルターは、ハーベスト液や濁質の多い工程液を清澄化するために使われます。主な用途は、本培養後の細胞除去、遠心分離後上清の仕上げろ過、Protein A前の清澄化、低pHウイルス不活化後の粒子除去、ポリッシュ前の微粒子除去、プラスミドDNA製造や微生物発酵液の前処理などです。
デプスフィルターは、セルロース、珪藻土、樹脂バインダー、合成メディア、チャージを持つろ材などを組み合わせた多層構造で設計されます。粒子を物理的に捕捉するだけでなく、電荷や吸着によってDNA、HCP、エンドトキシン、凝集物などの一部を低減することもあります。
Point
- 厚みのあるろ材層で細胞・デブリ・濁質を捕捉するフィルター
- ハーベスト・清澄化工程の中心部材
- 遠心分離後の二次清澄化にも、遠心なしの一次清澄化にも使われる
- Protein Aカラムやメンブレンフィルターへの負荷を下げる
- 細胞密度、生存率、死細胞、DNA、HCP、濁度の影響を受ける
- ろ過面積、処理量、圧力上昇、回収率、濁度低減が重要
- スケールアップでは小型デバイスからプロセススケールモジュールへ展開する
使用方法
基本的には、本培養後のハーベスト液や遠心後上清をデプスフィルターへ通し、濁質を除去します。
1本培養終了条件を確認する
2細胞密度、生存率、濁度、力価を確認する
3必要に応じて遠心分離機で細胞を大きく除去する
4デプスフィルターのグレード、面積、構成を選定する
5バッグ、チューブ、ポンプ、圧力センサーと接続する
6必要に応じてフィルターを平衡化またはフラッシュする
7規定流量または規定圧力でハーベスト液をろ過する
8入口圧、出口圧、差圧、流量、処理量を確認する
9ろ過後上清の濁度、残細胞、回収率を確認する
10必要に応じてメンブレンフィルターやProtein A工程へ送る
実際の運用は、培養液の濁質負荷、目的物の濃度、処理量、遠心分離の有無、フィルターグレード、スケール、GMP要件によって変わります。
遠心分離機との違い
遠心分離機とデプスフィルターは、どちらも細胞除去・清澄化に使われますが、分離の原理が異なります。
結論
高細胞密度培養や大容量培養では、遠心分離で大きな固形分を除去し、その後にデプスフィルターで仕上げる構成が使われます。一方、プロセスを簡略化したい場合やシングルユース化したい場合は、デプスフィルター単独の清澄化も検討されます。
原理
遠心力で細胞や粒子を沈降・分離する
厚みのあるろ材層で粒子を捕捉する
主な役割
大きな細胞・デブリを先に除去する
細胞、デブリ、濁質、微粒子を捕捉する
工程位置
一次清澄化
一次清澄化または二次清澄化
向く液
大容量・高細胞密度の培養液
濁質負荷のある培養液、遠心後上清
スケールアップ
装置能力、流量、せん断、CIP/SIPを考慮
ろ過面積、処理量、圧力上昇で設計
消耗品
シングルユース型では流路・ボウル等
フィルター面積に応じて消耗品が増える
注意点
細胞破壊、せん断、洗浄、密閉性
詰まり、処理量、製品吸着、圧力上昇
組み合わせ
遠心後にデプスフィルターを使う
遠心なしで直接清澄化する場合もある
メンブレンフィルターとの違い
| 項目 | デプスフィルター | メンブレンフィルター |
|---|---|---|
| ろ過構造 | 厚みのある多孔質層 | 薄い膜 |
| 捕捉位置 | ろ材内部全体 | 膜表面または孔内 |
| 主な対象 | 細胞、デブリ、濁質、凝集物 | 微粒子、微生物、残濁質 |
| 主な用途 | ハーベスト・清澄化 | 二次清澄化、バイオバーデン低減、無菌ろ過 |
| 濁質負荷 | 高い液に向く | 高濁度液では詰まりやすい |
| 完全性試験 | 通常は滅菌フィルターのような完全性試験ではない | 滅菌グレードでは完全性試験が重要 |
| 役割 | 下流工程の負荷を下げる | 清澄化後の仕上げ・無菌化 |
一次清澄化と二次清澄化での役割
| 工程 | デプスフィルターの役割 | 代表的な使い方 |
|---|---|---|
| 一次清澄化 | 細胞や大きなデブリを直接捕捉する | 遠心なしでハーベスト液を直接ろ過する |
| 二次清澄化 | 遠心後に残った微粒子や濁質を除去する | 遠心後上清をデプスフィルターで仕上げる |
| Protein A前処理 | カラム負荷前の濁質を低減する | 濁度や粒子を下げてカラム詰まりを防ぐ |
| ウイルス不活化後 | 低pH処理後の沈殿や凝集物を除去する | ポリッシュ前の粒子除去に使う |
| 下流中間体ろ過 | 工程間の微粒子や沈殿を低減する | 中間体プール液の清澄化に使う |
デプスフィルターで確認する項目
| 確認項目 | 内容 | 目的 |
|---|---|---|
| 濁度 | ろ過前後の濁り | 清澄化性能を確認する |
| 残細胞数 | ろ過後に残った細胞数 | 細胞除去性能を確認する |
| 粒子数 | 微粒子やデブリ量 | 後段フィルターやカラムへの負荷確認 |
| 圧力上昇 | 入口圧、出口圧、差圧 | 目詰まりや処理限界を確認する |
| 処理量 | フィルター面積あたりの処理量 | スケールアップ設計に使う |
| 流量 | ろ過速度 | 処理時間と工程設計に関係する |
| 回収率 | 目的タンパク質の回収率 | 製品ロスを確認する |
| HCP/DNA | 不純物低減の傾向 | 下流負荷の評価に使う |
| タンパク吸着 | 製品がろ材に吸着しないか | 回収率低下を防ぐ |
| pH・導電率 | 工程液条件 | フィルター性能や不純物吸着に影響する |
デプスフィルターのスケールアップ
| スケールアップ項目 | 内容 |
|---|---|
| フィルターグレード | 粗いグレード、細かいグレード、チャージ付きグレードを選ぶ |
| ろ過面積 | 小型試験から必要面積を計算する |
| 処理量 | L/m²などでフィルター容量を評価する |
| フラックス | LMHなどでろ過速度を設定する |
| 圧力上昇 | 許容圧力に達するまでの処理量を確認する |
| 回収率 | 製品ロスが許容範囲か確認する |
| 濁度低減 | 後段メンブレンフィルターの負荷を下げられるか確認する |
| 二段構成 | 粗いフィルターと細かいフィルターを組み合わせる |
| 安全率 | 培養液ばらつきを見込んで面積を設定する |
| GMP運用 | フィルター交換、バッグ接続、圧力記録を設計する |
主なタイプ
| タイプ | 内容 | 向く用途 |
|---|---|---|
| セルロース系デプスフィルター | セルロースを主体にしたろ材 | 一般的な清澄化 |
| 珪藻土含有デプスフィルター | 保持容量を高めるために珪藻土を含む | 細胞・デブリ負荷が高い液 |
| 合成メディア系デプスフィルター | 合成材料を用いたろ材 | ロット一貫性や抽出物低減を重視する用途 |
| チャージ付きデプスフィルター | 電荷で不純物を吸着する | DNA、HCP、エンドトキシン低減 |
| 二層デプスフィルター | 粗い層と細かい層を組み合わせる | 幅広い粒子径を一段で捕捉する |
| カプセル型デプスフィルター | ハウジング一体型の使い捨て形式 | GMP、シングルユース工程 |
| Pod型デプスフィルター | モジュール型で面積を増減できる | スケールアップ、プロセス製造 |
| ラボスケールデプスフィルター | 小型ディスクやカプセル | 条件検討、スクリーニング |
| プロセススケールデプスフィルター | 大面積モジュール | 製造スケールの清澄化 |
選定ポイント
ろ過対象CHO培養液、HEK293培養液、Sf9培養液、発酵液、中間体など
工程位置一次清澄化か、遠心後の二次清澄化か
細胞密度高細胞密度培養に対応できるか
生存率死細胞やデブリが多い場合でも処理できるか
濁度ろ過前濁度と目標濁度を確認する
フィルターグレード粗いグレード、細かいグレード、二層構成を選ぶ
ろ過面積バッチ量を処理できる面積を確保する
処理量L/m²で処理能力を評価する
フラックス処理時間と圧力上昇のバランスを見る
圧力上限フィルター、バッグ、チューブ、ポンプの耐圧に合うか
回収率抗体やタンパク質の吸着ロスが少ないか
不純物低減DNA、HCP、エンドトキシン、粒子をどこまで下げるか
後段工程Protein A、メンブレンフィルター、ウイルスろ過への負荷を下げられるか
シングルユース対応バッグ、チューブ、無菌コネクターと接続できるか
GMP対応CoA、材質証明、E&L、変更通知、ロット管理
供給性標準品、リードタイム、スケール展開、セカンドソース
使用される工程
デプスフィルターは、濁質の多い工程液の清澄化が必要な多くの工程で使われます。
一次清澄化
遠心なし、または遠心前後で濁質を大きく除去する。
主な用途
- 一次清澄化
二次清澄化
遠心後上清の残粒子や細胞片を除去する。
主な用途
- 二次清澄化
Protein A前処理
カラムロード液の濁質を下げる。
主な用途
- 前処理
低pHウイルス不活化後
低pH処理で生じた沈殿や凝集物を除去する。
主な用途
- 凝集物除去
ポリッシュ前処理
AEX/CEX/HIC前の微粒子を低減する。
主な用途
- 微粒子低減
ウイルスろ過前処理
ウイルスフィルターの詰まりを防ぐために前処理する。
主な用途
- 詰まり防止
UF/DF前処理
TFF膜への粒子負荷を下げる。
主な用途
- 粒子負荷低減
微生物発酵清澄化
菌体、破砕片、発酵液由来粒子を除去する。
主な用途
- 菌体除去
プラスミドDNA製造
溶解後液や清澄化液の前処理に使われる。
主な用途
- 溶解後処理
ワクチン製造
細胞培養液やウイルス液の清澄化に使われる。
主な用途
- 清澄化
ウイルスベクター製造
AAV、レンチ、Sf9/HEK293培養液の清澄化に使われる。
主な用途
- ベクター清澄化
使用されるモダリティー
デプスフィルターは、培養液や発酵液の清澄化が必要な多くのモダリティーで使われます。
抗体医薬
関連度高
CHO培養液本培養後ハーベスト
細胞・デブリ除去、Protein A前処理で使われる。
ADC
関連度高
抗体原薬用CHO培養液
抗体部分のハーベスト・清澄化で使われる。
二重特異性抗体
関連度高
CHO培養液清澄化
抗体医薬と同様に上清清澄化で使われる。
Fc融合タンパク質・組換えタンパク質
関連度高
CHOHEK293微生物
細胞・菌体・デブリ除去に使われる。
AAV
関連度高
HEK293Sf9Producer Cell
細胞除去、清澄化、下流前処理で使われる。
レンチウイルス
関連度高
Producer Cell培養液
ベクター液の清澄化で使われるが、回収率や吸着に注意する。
ワクチン
関連度高
VeroMDCK昆虫細胞
細胞基材やウイルス液の清澄化に使われる。
細胞治療
関連度中
T細胞NK細胞MSC
細胞そのものを回収する工程では用途が限定的。上清や工程液では関係する。
iPS細胞・幹細胞由来製品
関連度中
細胞上清工程液
細胞製品本体より、上清や工程液の清澄化で関係する。
遺伝子編集
関連度中〜高
Producer Cellベクター製造
ベクター製造細胞の清澄化で使われる。
mRNA-LNP
関連度中
プラスミド発酵原料酵素製造
mRNA本体より関連発酵・原料製造で関係する。
プラスミドDNA
関連度高
大腸菌発酵アルカリ溶解後清澄化
菌体由来の濁質や細胞片除去で重要。
微生物発酵
関連度高
大腸菌酵母発酵液
菌体・破砕片・濁質除去で使われる。
低分子医薬品
関連度中
発酵由来原料反応液前処理
発酵工程や生物由来原料で関係する。
メーカー製品
プロセス用デプスフィルター（15）
Merck / MilliporeSigmaMillistak+ Pod Disposable Depth Filter System細胞培養液、酵母、E. coli lysate、ワクチン、血漿タンパクなどの一次・二次清澄化に使われるスケーラブルな使い捨てデプスフィルターシステム。公式URL Merck / MilliporeSigmaMillistak+ HC Pro合成メディアを用いた高容量デプスフィルター。一次・二次清澄化、下流ろ過用途に複数グレードが用意される。公式URL Merck / MilliporeSigmaMillistak+ Pod Filter HoldersMillistak+ Podを保持するホルダー。プロセスニーズに合わせてモジュール化・スケールアップしやすい構成。公式URL Cytiva / PallStax Disposable Depth Filter System商業生産向けのディスポーザブル・デプスフィルターシステム。細胞培養液の清澄化で使われる。公式URL Cytiva / PallStax mAx Clarification Platformモノクローナル抗体生産における細胞培養後の清澄化向けシングルユース・デプスろ過ソリューション。公式URL Cytiva / PallSupracap Depth Filter Capsulesハーベスト液の清澄化、濁質除去、下流前処理に使われるカプセル型デプスフィルター。公式URL CytivaULTA Depth Filtrationバイオプロセスのプレフィルトレーション、細胞ハーベスト、低pH処理後清澄化などに使われるデプスフィルター製品群。公式URL SartoriusSartoclear Depth Filter高粒子負荷のハーベスト清澄化向けデプスフィルター。バイオリアクター直後、二段ろ過、遠心後二次清澄化に使われる。公式URL SartoriusSartoclear DL-Series粗い層と細かい層を組み合わせた二層デプスフィルター。広い粒子径の除去に使われる。公式URL 3M / SolventumZeta Plus Depth Filtersバイオプロセスの清澄化や不純物除去に使われるデプスフィルター。チャージによるDNA、HCP、エンドトキシンなどの低減にも関係する。公式URL 3M / SolventumZeta Plus Encapsulated Systemラボから製造スケールまで展開できるシングルユース型デプスフィルターシステム。公式URL EatonBECO Depth Filter Sheets / Modules製薬・バイオプロセス・食品向けのデプスフィルター。清澄化や前処理で使われる。公式URL CobetterDepth Filtersバイオプロセス向け清澄化・デプスフィルター。ハーベストや前処理で使われる代替候補・セカンドソース候補。公式URL MeissnerDepth Filtration / Clarification Assembliesデプスフィルターやシングルユース清澄化アセンブリに関係する製品群。公式URL Porvair FiltrationDepth / Microfiltration Products産業・ライフサイエンス向けのデプス/マイクロフィルトレーション候補。GMP本工程では用途確認が必要。公式URL
ラボ・スケールアップ用デプスフィルター（6）
Merck / MilliporeSigmaMillistak+ Micro / Mini / Lab Scale FormatsMillistak+のラボ〜スケールアップ用フォーマット。フィルターグレード選定や処理量評価に使われる。公式URL Cytiva / PallStax / Supracap Lab and Scale-Up DevicesStaxやSupracap系の小型評価デバイス。清澄化条件検討やスケールアップに使われる。公式URL SartoriusSartoclear Dynamics Lab / Sartoclear Lab FormatsSartoclear系の小型評価用フォーマット。ハーベスト清澄化条件のスクリーニングに使われる。公式URL 3M / SolventumZeta Plus BC / Scale-Up CapsulesZeta Plusのラボ〜スケールアップ用カプセル。清澄化・不純物低減条件の評価に使われる。公式URL Thermo Fisher Scientific / NalgeneLab Filtration Productsラボスケールの前処理、培養液ろ過、試験用ろ過に使われる。公式URL ADVANTEC / 東洋濾紙メンブレンフィルター・濾紙・ラボろ過製品ラボ、QC、分析前処理で使われる日本系フィルター製品。デプス評価では用途確認が必要。公式URL
清澄化ライン・シングルユースアセンブリ（8）
SartoriusSingle-Use Assembliesフィルター、バッグ、チューブ、コネクター、センサーを組み合わせた滅菌済みアセンブリ。清澄化ラインに使われる。公式URL CytivaReadyCircuit Single-Use Assembliesバッグ、チューブ、フィルター、コネクターを組み合わせたシングルユース流路。ハーベスト・清澄化ラインに組み込める。公式URL Thermo Fisher ScientificBioProcess Containers / Custom Assembliesハーベスト液、清澄化後液、工程液の保管・移送に使われるBPCやカスタムアセンブリ。公式URL Merck / MilliporeSigmaMobius Single-Use Assembliesバッグ、フィルター、チューブ、コネクターを組み合わせた清澄化・ろ過アセンブリ。公式URL MeissnerCustom Filtration Assembliesフィルター、バッグ、チューブ、コネクターを組み合わせたカスタムろ過アセンブリ。公式URL Saint-GobainC-Flex / Single-Use Assembliesチューブ、バッグ、接続部材を組み合わせたバイオプロセス向け流路アセンブリ。公式URL CPCAseptiQuik Connectors清澄化ラインのバッグ、フィルター、チューブ接続に使われる無菌コネクター。公式URL SartoriusOpta SFT Aseptic Connectorsフィルター、バッグ、チューブの無菌接続に使われるコネクター。公式URL
送液・圧力モニタリング関連（7）
Watson-MarlowPeristaltic Pumpsハーベスト液や清澄化後液の送液に使われるチューブポンプ。シングルユース流路と相性がよい。公式URL Masterflex / AvantorMasterflex Peristaltic Pump Systemsハーベスト液や工程液の送液に使われるポンプ。流量範囲、チューブ材質、圧力を確認して選定する。公式URL Quattroflow / PSG DoverQuattroflow Pumps低脈動・低せん断送液に使われるダイアフラムポンプ。清澄化や下流工程の送液候補。公式URL Endress+HauserPressure Sensors / Flow Instruments清澄化ラインの入口圧、出口圧、流量監視に使われる圧力・流量計測機器。公式URL Mettler-ToledoWeighing / Load Cellsハーベストバッグやプールバッグの重量管理に使われる。処理量や液量管理に関係する。公式URL LevitronixFlow Sensors / Pump Systems低せん断ポンプや流量センサー。せん断感受性液の送液やTFF周辺で関係する。公式URL em-tec / PSG BiotechBioProTT Flow Measurementバイオプロセス向け非侵襲流量測定。チューブ外から流量を測定する用途で使われる。公式URL
関連分析・評価装置（7）
HachTurbidimeters濁度測定に使われる装置。デプスフィルター前後の清澄度評価に関係する。公式URL Thermo Fisher ScientificTurbidity / Particle Analysis Products濁度や粒子評価、分析前処理で使われる製品群。公式URL Beckman Coulter Life SciencesParticle Counters / Vi-CELL粒子数や細胞数、生存率評価に使われる。清澄化前後の状態確認に関係する。公式URL Roche CustomBiotechCedex HiRes / Cedex Bio細胞数、生存率、培地成分、代謝物の確認に使われる。ハーベスト液評価に関係する。公式URL Nova BiomedicalBioProfile FLEX2培養液分析、代謝物、ガス、浸透圧などを測定する分析計。ハーベスト前後の状態確認に使われる。公式URL AgilentHPLC / UHPLC Systems抗体濃度、純度、不純物分析に使われる。ろ過前後の回収率や品質確認に関係する。公式URL SartoriusOctet BLI Systems抗体やタンパク質濃度測定に使われる。デプスフィルター前後の力価確認に使われる。公式URL
受託・プロセス開発支援（8）
Merck / MilliporeSigmaMillistak+ / Clarification Process SupportMillistak+を用いた一次・二次清澄化、スケールアップ、フィルター選定支援に関係する。公式URL Cytiva / PallDepth Filtration Application SupportStax、ULTA、Supracapなどを用いた清澄化、ハーベスト、前処理支援に関係する。公式URL SartoriusSartoclear / Harvest Clarification SupportSartoclearを用いたハーベスト清澄化、二段ろ過、遠心後二次清澄化の支援に関係する。公式URL 3M / SolventumZeta Plus Application SupportZeta Plusを用いた清澄化、不純物除去、スケールアップ支援に関係する。公式URL FUJIFILM Diosynth BiotechnologiesHarvest / Downstream Process Developmentバイオ医薬品の上流〜下流プロセス開発、ハーベスト、清澄化、GMP製造受託に関係する。公式URL LonzaMammalian Process Development / ManufacturingCHO細胞培養、ハーベスト、清澄化、下流精製、GMP製造に関係するCDMOサービス。公式URL WuXi BiologicsCell Culture Harvest / Downstream Developmentバイオ医薬品の上流プロセス、ハーベスト、清澄化、下流精製、GMP製造支援に関係する。公式URL Samsung BiologicsProcess Development / Manufacturing抗体医薬品などのプロセス開発、ハーベスト、清澄化、GMP製造に関係する。公式URL
バリデーション・規制サポート（8）
Merck / MilliporeSigmaEmprove / Millistak+ Validation SupportMillistak+、ろ材、E&L、規制文書、バリデーション支援に関係する。公式URL Cytiva / PallScientific and Laboratory Servicesデプスフィルター選定、清澄化バリデーション、ろ過スケールアップ支援に関係する。公式URL SartoriusFilter Validation Servicesデプスフィルター、清澄化、ろ過工程、シングルユースアセンブリのバリデーション支援に関係する。公式URL 3M / SolventumZeta Plus Technical SupportZeta Plusデプスフィルターの技術支援、スケールアップ、文書支援に関係する。公式URL MeissnerValidation Servicesフィルター、ろ過アセンブリ、シングルユース製品のバリデーション文書支援に関係する。公式URL CobetterValidation Supportバイオプロセスフィルターのバリデーション支援、文書対応に関係する。公式URL BioPhorumFiltration / Single-Use Best Practiceバイオプロセスろ過やシングルユース技術のベストプラクティスに関係する業界団体。公式URL BPSABio-Process Systems Allianceシングルユース技術、フィルター、アセンブリ、サプライチェーンに関係する業界団体。公式URL
