本培養後ハーベスト
培養液から細胞を除去し、上清を回収する。
主な用途
- 上清回収
細胞除去・一次清澄化
遠心分離機
遠心分離機は、遠心力を利用して、培養液中の細胞、細胞デブリ、粒子、沈殿物などを分離する装置です。本培養直後の培養液には、目的タンパク質だけでなく、細胞、死細胞、細胞片、DNA、HCP、凝集物、濁質が含まれています。そのままProtein Aカラムやメンブレンフィルターへ送ると、圧力上昇、詰まり、処理時間延長、回収率低下、工程トラブルにつながります。遠心分離機は、こうした固形分を最初に大きく減らすための装置です。遠心分離で細胞や大きなデブリを除去し、その後にデプスフィルターやメンブレンフィルターで二次清澄化することで、下流精製へ負荷しやすい液に整えます。
- 分類
- 細胞除去・一次清澄化
- 主な用途
- ハーベスト / 一次清澄化 / 細胞除去 / ディスクスタック
- 関連モダリティ
- 抗体医薬 / ADC / 二重特異性抗体 / Fc融合タンパク質・組換えタンパク質 / AAV / レンチウイルス / ワクチン / 細胞治療 / iPS細胞・幹細胞由来製品 / 遺伝子編集 / mRNA-LNP / プラスミドDNA / 微生物発酵 / 低分子医薬品
- 代表メーカー
- Alfa Laval・GEA・Andritz・Thermo Fisher Scientific ほか計21社
- 関連キーワード
- ハーベスト・清澄化 / 本培養 / デプスフィルター / メンブレンフィルター / カプセルフィルター / ハーベストバッグ
用途・特徴
遠心分離機は、培養液中の固形分を遠心力で分離するために使われます。抗体医薬では、CHO細胞の本培養後に、培養液から細胞を除去して上清を回収する目的で使われます。上清には目的抗体が含まれており、その後、デプスフィルター、メンブレンフィルター、Protein A精製へ進みます。
遠心分離は、デプスフィルターだけで清澄化する場合と比べて、細胞濃度や濁質負荷が高い培養液を処理しやすい場合があります。一方で、装置サイズ、洗浄、滅菌、せん断、エア混入、密閉性、シングルユース化、GMP記録などを考慮する必要があります。
Point
- 本培養後の培養液から細胞や大きなデブリを除去する装置
- ハーベスト・一次清澄化の主役になる
- 遠心後の上清をデプスフィルターやProtein A工程へ渡す
- ディスクスタック遠心機、連続遠心機、ボトル遠心機、シングルユース遠心機などがある
- 高細胞密度培養や大容量培養では、フィルター負荷を下げる役割が大きい
- せん断、細胞破壊、濁度、回収率、スループット、洗浄性が重要
- シングルユース型では閉鎖系化、洗浄削減、切替性が利点になる
使用方法
基本的には、本培養終了後の培養液を遠心分離機へ送り、細胞やデブリを沈降・分離させ、上清を回収します。
1本培養の終了条件を確認する
2培養液の細胞密度、生存率、濁度、力価を確認する
3遠心分離機、ローター、ボウル、バッグ、流路を準備する
4必要に応じてCIP/SIPまたはシングルユース流路を準備する
5培養液を遠心分離機へ供給する
6遠心力、流量、温度、圧力を設定する
7細胞・デブリを分離する
8上清を回収する
9必要に応じてデプスフィルターやメンブレンフィルターへ送る
10遠心後の濁度、回収率、残細胞、圧力、処理量を確認する
11装置洗浄またはシングルユース部材を廃棄する
実際の運用は、培養スケール、細胞密度、細胞状態、培養液粘度、装置方式、シングルユース化、GMP要件によって変わります。
デプスフィルターとの違い
遠心分離機とデプスフィルターは、どちらもハーベスト・清澄化で使われますが、分離の原理が違います。
結論
高細胞密度の培養では、遠心分離で大きな固形分を先に落とし、その後にデプスフィルターで仕上げる構成が使われることがあります。
原理
多層構造のろ材で細胞・デブリを捕捉する
遠心力で細胞・粒子を分離する
主な役割
一次〜二次清澄化、濁質除去
一次清澄化、細胞除去
向く液
濁質負荷が中程度の培養液、遠心後上清
細胞濃度が高い培養液、大容量培養液
スケール
モジュール追加でスケールアップしやすい
大容量・連続処理に向く構成がある
消耗品
フィルター面積に応じて増える
シングルユース型では流路・ボウル等
注意点
詰まり、処理量、圧力上昇、回収率
せん断、細胞破壊、洗浄、密閉性
下流影響
残濁質や微粒子をさらに低減する
濁質を大きく減らす
メンブレンフィルターとの違い
| 項目 | 遠心分離機 | メンブレンフィルター |
|---|---|---|
| 主な目的 | 細胞・大きなデブリの除去 | 微粒子、微生物、残濁質の除去 |
| 分離対象 | 細胞、細胞片、重い粒子 | 細菌、微粒子、残留粒子 |
| 工程位置 | ハーベスト直後、一次清澄化 | 二次清澄化、無菌ろ過、バイオバーデン低減 |
| 処理方式 | 機械的分離 | 膜ろ過 |
| 詰まり | 装置条件や固形分排出に依存 | 濁質負荷で詰まりやすい |
| 完全性試験 | 通常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 |
| 注意点 | せん断、密閉性、回収率 | 圧力上昇、吸着、完全性、処理量 |
ボトル遠心機と連続遠心機の違い
| 項目 | ボトル遠心機 | 連続遠心機 |
|---|---|---|
| 処理方式 | ボトルやバッグを遠心してバッチ処理する | 培養液を連続的に供給して分離する |
| 主なスケール | ラボ、開発、小スケール | パイロット、商用、大容量 |
| 操作 | 手作業が多い | 装置・流路で連続運転 |
| 閉鎖性 | 容器操作が必要 | 閉鎖系化しやすい構成がある |
| 処理量 | 限定的 | 高スループットに対応 |
| GMP適性 | 開発や小スケール中心 | 製造用途で検討される |
| 注意点 | 作業負荷、バッチ間ばらつき | 設備、CIP/SIP、シングルユース流路、せん断 |
ディスクスタック遠心機とは？
| 項目 | 内容 |
|---|---|
| 主な用途 | 細胞培養液や発酵液のハーベスト、細胞除去 |
| 強み | 大容量処理、連続運転、高い分離効率 |
| バイオ医薬用途 | CHO培養液、微生物発酵液、細胞培養液の一次清澄化 |
| 注意点 | せん断、細胞破壊、洗浄、滅菌、密閉性 |
| シングルユース型 | 近年はシングルユースディスクスタック遠心機も出ている |
シングルユース遠心機とは？
| 項目 | 内容 |
|---|---|
| 主な目的 | 洗浄・滅菌・製品切替負荷を減らす |
| 液接触部 | シングルユースボウル、バッグ、チューブ、流路 |
| 強み | 閉鎖系化、多品目対応、交差汚染リスク低減 |
| 向く用途 | 開発製造、臨床製造、多品目製造、細胞治療、ウイルスベクター |
| 注意点 | 消耗品コスト、供給性、スケール、E&L、部材互換性 |
| 関連装置 | Alfa Laval CultureOne、GEA kytero、Sartorius Ksepなど |
遠心分離で確認する項目
| 確認項目 | 内容 | 目的 |
|---|---|---|
| 濁度 | 遠心後上清の濁り | デプスフィルターやProtein Aへの負荷確認 |
| 残細胞数 | 上清中に残った細胞数 | 清澄化性能の確認 |
| デブリ量 | 細胞片や微粒子の残り | フィルター詰まりリスク確認 |
| 回収率 | 目的タンパク質が上清側に回収された割合 | ロス評価 |
| 力価 | 遠心前後の目的タンパク質濃度 | 製品回収の確認 |
| HCP/DNA | 細胞破壊による不純物増加 | 下流負荷の評価 |
| 圧力 | 送液・下流フィルターの圧力 | 詰まりや負荷の確認 |
| 温度 | 遠心中の温度変化 | 製品安定性の確認 |
| せん断影響 | 細胞破壊や製品品質への影響 | 条件最適化 |
| 処理時間 | バッチ全体を処理する時間 | スケールアップ・製造計画 |
主なタイプ
| タイプ | 内容 | 向く用途 |
|---|---|---|
| 卓上遠心機 | 小型チューブやプレートを処理する | ラボ、QC、少量サンプル |
| 大容量遠心機 | ボトルやバッグを処理する | 開発、スケールダウン、小〜中量ハーベスト |
| 連続遠心機 | 液を連続供給して分離する | パイロット、商用、大容量 |
| ディスクスタック遠心機 | 多数のディスクで分離効率を高める | 細胞培養液、微生物発酵液 |
| シングルユース遠心機 | 液接触部を使い捨てにする | 多品目、臨床製造、閉鎖系 |
| カウンターフロー遠心機 | 流体の流れと遠心力で細胞を回収・洗浄する | 細胞治療、細胞回収、濃縮 |
| 低せん断遠心機 | 細胞やウイルスへのダメージを抑える設計 | 細胞治療、ウイルスベクター |
| 微生物用遠心機 | 高濁度・高固形分の発酵液に対応 | 大腸菌、酵母、プラスミド |
選定ポイント
処理対象CHO細胞、HEK293、Sf9、Vero、大腸菌、酵母、細胞治療製品など
処理量L、数十L、数百L、数千Lに対応できるか
細胞密度高密度培養液を処理できるか
生存率死細胞やデブリが多い場合の清澄化性能
目的物上清回収か、細胞回収か、両方か
回収率目的タンパク質や細胞のロスが少ないか
せん断細胞破壊や製品劣化が起きにくいか
清澄度後段フィルターやProtein Aに負荷しない程度まで濁質を減らせるか
スループットバッチ時間内に処理できるか
温度制御温度感受性の液体に対応できるか
閉鎖性バッグ、チューブ、無菌コネクターで閉鎖系にできるか
シングルユース対応液接触部を使い捨てにできるか
CIP/SIPステンレス型の場合、洗浄・滅菌に対応するか
GMP対応IQ/OQ、CSV、電子記録、ロット記録に対応するか
設置性フットプリント、搬入、排液、騒音、メンテナンス
保守国内保守、スペアパーツ、消耗品、サービス体制
使用される工程
遠心分離機は、ハーベストや清澄化が必要な工程で広く使われます。
一次清澄化
細胞、大きなデブリ、粒子を遠心力で除去する。
主な用途
- 細胞除去
二次清澄化前処理
後段のデプスフィルターやメンブレンフィルターの負荷を下げる。
主な用途
- 負荷低減
Protein A前処理
カラムロード液の濁質を減らす。
主な用途
- 濁質低減
微生物発酵ハーベスト
大腸菌、酵母、発酵液から菌体を分離する。
主な用途
- 菌体分離
プラスミドDNA製造
菌体回収や溶解後清澄化の前後で使われる。
主な用途
- 菌体回収
ウイルスベクター製造
Producer Cellや昆虫細胞培養液の清澄化に使われる。
主な用途
- 清澄化
細胞治療製造
細胞回収、洗浄、濃縮に使われる。
主な用途
- 細胞回収
ワクチン製造
細胞基材やウイルス液の分離・清澄化で使われる。
主な用途
- 分離
QC・開発
小容量サンプルの上清回収、細胞除去、分析前処理で使われる。
主な用途
- 前処理
各工程で広く使われる基準法・装置・試薬は、各モダリティの工程マップで製造の流れに沿って確認できます。
使用されるモダリティー
遠心分離機は、ハーベストや細胞回収が関係する多くのモダリティーで使われます。
ADC
関連度高
抗体原薬用CHO培養液
抗体部分のハーベストで使われる。
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・菌体除去に使われる。
AAV
関連度高
HEK293Sf9Producer Cell
細胞除去や清澄化で使われる。
レンチウイルス
関連度中〜高
Producer Cell培養液
ベクター液回収前の細胞除去で関係する。
ワクチン
関連度高
VeroMDCK昆虫細胞
細胞基材やウイルス液の分離で使われる。
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
大腸菌発酵菌体回収
菌体回収や清澄化で重要。
メーカー製品
連続遠心機・ディスクスタック遠心機（8）
GEAkytero Single-Use Disk Stack Centrifugeシングルユースディスクスタック遠心機。効率的で穏やかな細胞ハーベストを目的に、研究開発から製造スケールで使われる。公式URL
バイオプロセシング用大容量遠心機（8）
Thermo Fisher ScientificSorvall BIOS 16 Bioprocessing Centrifuge最大16 Lサンプル容量に対応するバイオプロセシング遠心機。ハーベスト、分離、精製での再現性とトレーサビリティを意識した装置。公式URL 国内取扱 サーモフィッシャーサイエンティフィック（日本法人）
Thermo Fisher ScientificSorvall BIOS A Centrifuge大容量バイオプロセスサンプル処理に使われる遠心機シリーズ。細胞培養液、血液処理、バイオプロセス開発で使われる。公式URL 国内取扱 サーモフィッシャーサイエンティフィック（日本法人）
Thermo Fisher ScientificSorvall LYNX Superspeed Centrifuge高速・大容量処理に対応する遠心機。細胞ペレット回収、発酵サンプル処理、開発用途で使われる。公式URL 国内取扱 サーモフィッシャーサイエンティフィック（日本法人）
Beckman Coulter Life SciencesAvanti JXN Series大容量・高速遠心処理に使われるフロア型遠心機。細胞、菌体、タンパク質、ウイルス関連サンプル処理で使われる。公式URL
カウンターフロー遠心・細胞回収装置（6）
SartoriusKsep 50 / 400 / 6000開発から商用製造までのスケールに対応するKsepシリーズ。細胞治療、ワクチン、組換え治療薬、血液処理で使われる。公式URL 国内取扱 ザルトリウス・ジャパン（日本法人）
Thermo Fisher ScientificGibco CTS Rotea Counterflow Centrifugation System閉鎖系・自動化された細胞処理用カウンターフロー遠心システム。細胞治療製造での細胞洗浄・濃縮に使われる。公式URL 国内取扱 サーモフィッシャーサイエンティフィック（日本法人）
関連装置・周辺製品（10）
Thermo Fisher ScientificBioProcess Containers培養液、ハーベスト液、清澄化後液の保管・移送に使われるシングルユースバッグ。公式URL 国内取扱 サーモフィッシャーサイエンティフィック（日本法人）
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流路。ハーベストラインや清澄化ラインで使われる。公式URL 国内取扱 サイティバ（日本法人）
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 国内取扱 アバンター（VWR ジャパン）
Merck / MilliporeSigmaMillistak+ Depth Filters遠心後上清やハーベスト液の二次清澄化に使われるデプスフィルター。公式URL 国内取扱 メルク（日本法人・ライフサイエンス）
受託・プロセス開発支援（8）
SartoriusKsep / Cell Processing Supportカウンターフロー遠心、細胞回収、洗浄、濃縮、細胞治療プロセス支援に関係する。公式URL 国内取扱 ザルトリウス・ジャパン（日本法人）
Thermo Fisher ScientificBioprocessing SupportSorvall遠心機、Gibco CTS Rotea、BPC、プロセス開発支援に関係する。公式URL 国内取扱 サーモフィッシャーサイエンティフィック（日本法人）
FUJIFILM Diosynth BiotechnologiesCell Culture Harvest / 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
WuXi BiologicsCell Culture Harvest / Downstream Developmentバイオ医薬品の上流プロセス、ハーベスト、下流精製、GMP製造支援に関係する。公式URL
保守・校正・バリデーション関連（8）
Thermo Fisher ScientificCentrifuge ServiceSorvall遠心機などの保守、点検、校正、サービス支援に関係する。公式URL 国内取扱 サーモフィッシャーサイエンティフィック（日本法人）
関連製品
掲載情報の確認日：2026年7月（メーカー公開情報をもとに編集部が確認。最新・正確な仕様は各社公式をご確認ください）