細胞株開発・クローン選抜
候補クローンごとの代謝傾向や培養状態を確認します。
主な用途
- 代謝傾向確認
- 培養状態確認
- 候補比較
培養・培地分析
代謝・培地成分確認
代謝・培地成分確認は、細胞培養中の培地に含まれる栄養成分や代謝物を測定し、細胞の培養状態を把握するための分析です。細胞数や生存率だけではわからない、細胞の代謝状態や培地環境を見るための評価項目です。
- 分類
- 培養・培地分析
- 主な用途
- 栄養成分測定 / 代謝物測定 / フィード制御 / 培地設計
- 関連モダリティ
- 抗体医薬 / 二重特異性抗体 / Fc融合・組換えタンパク質 / ウイルスベクター / ワクチン / 細胞治療・再生医療 / iPS細胞・幹細胞由来製品 / エクソソーム・細胞外小胞 / mRNA医薬・LNP / 低分子医薬品
- 代表メーカー
- Nova Biomedical・Roche CustomBiotech・YSI / Xylem・Beckman Coulter Life Sciences ほか計16社
- 関連キーワード
- 代謝 / 培地 / セルカウンター / 本培養 / シードトレイン / PAT
用途・特徴
代謝・培地成分確認は、細胞が栄養をどれくらい消費し、どのような代謝物を出しているかを確認するために使われます。
アミノ酸分析や培地成分プロファイリングを行うことで、どの栄養成分が不足しているか、どの代謝物が蓄積しているかを把握し、培地・フィード設計やプロセス開発に活かすこともできます。
Point
- グルコースや乳酸などの培地成分を測定できる
- 細胞の代謝状態や培養環境を把握できる
- フィードタイミングや培養条件の検討に使われる
- オフライン、アットライン、オンライン、インラインなどの方式がある
使用方法
基本的には、培養液からサンプルを採取し、必要に応じて遠心やろ過で細胞を除いたうえで、分析装置にセットします。
1培養液サンプルを採取する
2必要に応じて遠心・ろ過する
3分析装置にセットする
4測定項目を選択する
5代謝物・栄養成分を測定する
6細胞数・生存率と合わせ確認
7フィード・ハーベスト判断に使う
実際の条件は、測定項目、サンプル量、測定頻度、オフライン・アットライン・オンラインの違い、GMP対応、データ連携、バイオリアクターとの接続性によって変わります。
セルカウンターとの違いは？
セルカウンターと代謝・培地成分確認は、どちらも細胞培養の状態を把握するために使われますが、見ている対象が異なります。
結論
セルカウンターは「細胞側を見る評価」、代謝・培地成分確認は「培地側を見る評価」と考えるとわかりやすくなります。
主な対象
細胞そのもの
培地中の栄養成分・代謝物・環境因子
主な測定項目
細胞数、生存率、生細胞密度
グルコース、乳酸、グルタミン、アンモニア、アミノ酸、pH、浸透圧など
主な目的
細胞がどれくらいいるかを確認する
細胞がどう代謝し、培地環境がどう変化しているかを確認する
使われる判断
継代、播種、接種密度、増殖確認
フィード、培地交換、培養条件、ハーベスト判断
強み
細胞量と生存率を直接確認できる
培養の栄養状態や代謝負荷を把握できる
注意点
凝集、デブリ、染色条件に注意
サンプル前処理、測定項目、装置間差に注意
主な測定項目
代謝・培地成分確認では、複数の項目を組み合わせて培養状態を判断します。
| 測定項目 | 内容 | 主な意味 |
|---|---|---|
| グルコース | 細胞が利用する主要な炭素源 | 消費が進むとフィードや培地交換の判断材料になる |
| 乳酸 | グルコース代謝に関連する代謝物 | 蓄積すると細胞増殖や産生に影響する場合がある |
| グルタミン | 細胞増殖に関わる栄養成分 | 消費や分解に注意して培養条件を検討する |
| グルタミン酸 | アミノ酸代謝に関係する成分 | 細胞代謝や培地設計の確認に使われる |
| アンモニア | グルタミン代謝などで生じる代謝物 | 蓄積が細胞や産生に影響する場合がある |
| アミノ酸 | 細胞増殖やタンパク質産生に必要な栄養成分 | 不足や過剰を確認し、培地・フィード設計に活かす |
| ジペプチド | 安定化された栄養源として含まれる場合がある成分 | グルタミン代替や培地設計の確認に使われる |
| コリン | 細胞膜や代謝に関係する培地成分 | 培地成分プロファイルの一部として確認される |
| pH | 培地の酸塩基状態 | 細胞増殖やタンパク質品質に関係する |
| 浸透圧 | 培地の溶質濃度 | フィードや添加剤の影響確認に使われる |
| 電解質 | Na、K、Caなど | 培地環境や細胞状態の確認に使われる |
| 溶存ガス | pO2、pCO2など | 培養制御や細胞代謝の確認に使われる |
測定方式の違い
代謝・培地成分確認では、目的に応じて測定方式を使い分けます。
| 方式 | 内容 | 向く場面 |
|---|---|---|
| オフライン分析 | サンプルを採取し、別の分析室や装置で測定する | 詳細分析、開発検討、品質確認 |
| アットライン分析 | 培養装置の近くでサンプルを測定する | 迅速な培地成分確認、プロセス開発 |
| オンライン分析 | 自動サンプリングや接続システムで測定する | 培養中の定期モニタリング、工程管理 |
| インラインモニタリング | センサーやプローブで工程中に直接測定する | リアルタイム監視、PAT、プロセス制御 |
| 外部委託分析 | サンプルを外部機関に送りLC-MSなどで詳細分析する | 詳細な培地成分解析、メソッド構築、確認分析 |
使用される工程
代謝・培地成分確認は、培養工程を中心に使われます。
細胞状態・増殖評価
細胞数・生存率と合わせて、培地環境や代謝状態を評価します。
主な用途
- 培地環境評価
- 代謝状態評価
- 総合判断
候補クローンの拡大培養
拡大時の栄養消費や乳酸蓄積を確認します。
主な用途
- 栄養消費確認
- 乳酸蓄積確認
- 拡大管理
シードトレイン
接種後の立ち上がりや培地状態を確認します。
主な用途
- 立ち上がり確認
- 培地状態確認
- 接種管理
本培養
フィード制御、培養条件、ハーベスト時期の判断に使われます。
主な用途
- フィード制御
- 培養条件検討
- ハーベスト判断
プロセス開発
培地・フィード条件、温度シフト、pH制御などの検討に使われます。
主な用途
- 条件検討
- 温度シフト
- pH制御
培地・フィード開発
アミノ酸や栄養成分の消費傾向を確認し、培地設計に活かします。
主な用途
- 消費傾向確認
- 培地設計
- 栄養最適化
GMP製造
工程内管理、トレンド確認、逸脱調査に関係します。
主な用途
- 工程内管理
- トレンド確認
- 逸脱調査
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
代謝・培地成分確認は、細胞培養を使うモダリティーで広く使われます。
Fc融合・組換えタンパク質
関連度高
CHOHEK293などの産生細胞
培地・フィード条件の検討に使われる。
ウイルスベクター
関連度高
HEK293Sf9などの製造細胞
感染・トランスフェクション前後の培養管理に使われる。
ワクチン
関連度中〜高
細胞基材ウイルス増殖用細胞
細胞基材の培養状態確認に使われる。
mRNA医薬・LNP
関連度低〜中
細胞由来原料評価細胞酵素製造関連
mRNA合成本体では中心的ではない。
メーカー製品
バイオプロセス分析計（6）
Nova BiomedicalBioProfile FLEX2細胞培養プロファイルを自動測定するバイオプロセス分析装置。栄養成分、代謝物、ガス、pH、浸透圧などの多項目測定に使われる。公式URL 国内取扱 ノバ・バイオメディカル（日本法人）
Nova BiomedicalBioProfile FLEX2 Basic細胞培養・発酵プロセス向けの基本測定に対応するBioProfileシリーズ。培養工程の代謝物確認に使われる。公式URL 国内取扱 ノバ・バイオメディカル（日本法人）
Roche CustomBiotechCedex Bio HT AnalyzerCedex Bioシリーズの高スループットモデル。複数サンプルの培地成分確認やプロセスモニタリングに使われる。公式URL
YSI / XylemYSI 2900D / 2950D Biochemistry Analyzerグルコースや乳酸などの生化学成分を測定するアナライザー。バイオプロセスや研究用途で使われる。公式URL
培地成分・アミノ酸分析（5）
オンライン・自動分析（4）
SartoriusBioPAT Trace / BioPAT Multi Traceグルコース、乳酸などをオンラインでモニタリングするバイオプロセス分析システム。複数ベッセルの測定や自動制御に関係する。公式URL 国内取扱 ザルトリウス・ジャパン（日本法人）
FlownamicsSeg-Flow Automated Sampling Systemバイオリアクターから自動サンプリングし、外部分析装置へ接続するシステム。代謝・培地成分確認の自動化に使われる。公式URL
Endress+Hauser / Kaiser RamanRaman Rxn Systemsラマン分光を用いて、グルコース、乳酸、細胞密度などの培養関連パラメータをモデル化・推定するPAT用途に使われる。公式URL
浸透圧・ガス分析（4）
Advanced InstrumentsOsmoTECH / Osmo1培地や工程サンプルの浸透圧を測定する装置。培地設計、フィード条件、工程管理に使われる。公式URL 国内取扱 キコーテック（Advanced Instruments取扱）
関連製品
セルカウンター細胞数、生存率、増殖の立ち上がりを確認する装置。製品ガイドで見る →フローサイトメトリー細胞集団の性質や発現状態を細胞単位で評価する装置。製品ガイドで見る →ライブセルイメージング細胞の増殖や形態変化を非破壊で追跡する装置。製品ガイドで見る →CRISPR／Cas9ゲノム編集宿主細胞の標的遺伝子を編集し、発現や選抜に適した細胞基盤を整える技術。製品ガイドで見る →CHO細胞用トランスフェクション抗体遺伝子をCHO細胞などへ導入するための試薬・導入条件。製品ガイドで見る →エレクトロポレーター電気パルスで細胞へDNA、RNA、Cas9 RNPなどを導入する装置。製品ガイドで見る →
関連ニュース・解説
装置
製品ニュースNEW07/23
Hamilton、培養槽内グルコースをリアルタイム計測する再利用センサー「GlucoSense」
Hamiltonが、哺乳類細胞培養のバイオリアクター内でグルコースをリアルタイム計測する再利用型の光学in-situセンサー「GlucoSense」を発売した（2025年12月）。まずはガラス・ベンチトップ培養向けで、鋼製槽対応版は2026年末予定とされる（性能はメーカー公表値）。
装置
製品ニュース06/20
富士フイルムと堀場製作所、培養・精製をリアルタイム可視化する「インラインラマン高感度計測システム」を共同開発
培養・精製工程の成分濃度を、試料を取り出さず非破壊・連続で計測。抗体精製では収率が約10%向上したという。
装置
製品ニュース06/16
Sartorius、自動マルチパラレル小型バイオリアクター「Ambr® 250 High Throughput Generation 2」
最大24本の使い捨て250mL容器を自動制御。連続ガス供給とオンライン解析で、スケールダウンモデルの再現性を高めた第2世代。
資材
製品ニュース06/09
Cytiva「Stax™ ディスポーザブルデプスフィルター」──ハーベスト・清澄化のシングルユース化
細胞・デブリ除去の一次清澄化向け使い捨てデプスフィルター。スケールに応じた構成で、洗浄・滅菌の負荷を抑える。
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）