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
Product Guide
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。
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。
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
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。
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。
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
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。
抗体医薬
関連度高
CHO細胞培養シードトレイン本培養
グルコース、乳酸、アミノ酸、pH、浸透圧などの確認に使われる。
二重特異性抗体
関連度高
CHO細胞培養本培養
抗体医薬と同様に培養管理で使われる。
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。
細胞治療・再生医療
関連度中〜高
細胞加工工程拡大培養
培養環境や代謝負荷の確認に使われる。
iPS細胞・幹細胞由来製品
関連度中〜高
継代分化拡大培養
培地交換や分化条件の確認に使われる。
エクソソーム・細胞外小胞
関連度中〜高
産生細胞培養上清
産生細胞の培養状態や培地条件の確認に使われる。
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。
低分子医薬品
関連度低〜中
細胞アッセイ毒性評価
製造工程よりも評価系で使われる。
メーカー製品
バイオプロセス分析計
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 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 Roche CustomBiotechCedex Bio Analyzer細胞培養や発酵プロセスの基質、代謝物、生成物を測定する分析装置。低〜中程度のサンプルスループットに向く。公式URL 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 Beckman Coulter Life SciencesVi-CELL MetaFLEXpH、pO2、pCO2、電解質などの測定に使われる分析装置。細胞状態や培養環境の把握に関係する。公式URL
培地成分・アミノ酸分析
Repligen / 908 DevicesPATsmart REBEL XT At-line Media Analyzer培地中のアミノ酸、ジペプチド、コリンなどをアットラインで迅速に分析する培地分析装置。フィード戦略や栄養成分推移の把握に使われる。公式URL Repligen / 908 DevicesREBEL Cell Culture Media AnalyzerCE-MS技術を用いた細胞培養培地分析装置。培地中のアミノ酸や栄養成分の変化を確認し、プロセス開発や培地検討に使われる。公式URL WatersBioAccord LC-MS Systemアミノ酸、代謝物、培地成分などの詳細分析に使われるLC-MSシステム。培地分析やバイオプロセス理解に利用される。公式URL AgilentLC/MSシステム培地成分、アミノ酸、代謝物の詳細分析に使われるLC/MSシステム。開発段階の詳細解析や外部分析との比較に使われる。公式URL ShimadzuLCMSシリーズアミノ酸や代謝物などの分析に使われるLC-MSシステム。培地・代謝物解析の詳細確認に利用される。公式URL
オンライン・自動分析
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 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 Brukerラマン分光システム培養工程のインライン・オンラインモニタリングやPAT用途に使われる場合がある分光分析システム。公式URL
浸透圧・ガス分析
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 KNAUERK-7400S Semi-Micro Osmometer凝固点降下法を用いた浸透圧計。培地や製剤関連サンプルの浸透圧確認に使われる。公式URL Siemens HealthineersRAPIDPoint / 血液ガス分析装置系pH、ガス、電解質などの測定に使われる分析装置。細胞培養分析用途では専用品との使い分けが必要。公式URL RadiometerABLシリーズpH、pO2、pCO2、電解質などの測定に使われる血液ガス分析装置。培養液評価に応用される場合がある。公式URL
