オフラインで代謝物と細胞を押さえる
まず基本の測定系を組むグルコース・乳酸・アンモニアなどの代謝物と、生細胞密度・生存率は培養の状態を読む基本です。多項目を一度に測れる分析計と、細胞計数装置を組み合わせるのが標準的な構成になります。
注意:必要サンプル量は機種で差があり、小スケールの並列運転では選定を左右します。
培養の状態を測る装置を、どこで・何で測るかからどう選ぶか?
測定項目と精度で比べ始めると決まりません。先に決めるのは「どこで測るか」、次に効くのは必要サンプル量と年間の消耗品費です。位置・サンプル量・ランニング・GMP要件・自動化計画の順に切ると、候補は急速に絞れます。
培養の分析は、オフラインの多項目分析計・細胞計数装置と、培養液に触れたまま連続で測るオンラインセンサーが併存します。両者は競合ではなく役割分担で、オンラインが傾向を、オフラインが絶対値の確からしさを担います。どちらか一方に寄せる前提で選ぶと、後から買い足すことになりがちです。
培養の分析装置を選ぶとき、比較表に並ぶのはたいてい測定項目と精度です。ところが、導入から一年たって効いてくるのは別のところにあります。1回の測定に何mL要るか。消耗品が年間いくらか。校正を誰がやるか。
カタログはこの3つをほとんど語りません。だから分析装置の選定は、スペックだけ見ていると必ず外します。
項目や機種から入ると迷います。最初に決めるべきは測定の位置です。ここが決まると候補は自動的に絞られます。
| 位置 | 何をする | 代表的な系統 |
|---|---|---|
| オフライン | 抜き取って装置へ持っていく | 多項目分析計、細胞計数装置 |
| アットライン | 装置を培養の傍らに置く | 卓上の多項目分析計、細胞計数装置 |
| オンライン/インライン | 培養液に触れたまま連続で測る | 静電容量センサー、分光センサー |
オフラインとオンラインは、競合しません。 役割が違うからです。オンラインは連続で傾向を見るのが仕事で、絶対値の確からしさはオフラインが担保します。実務では両方を持ち、オンラインをオフラインで定期的に突き合わせる形になります。
だから「オンラインを入れたからオフラインは不要」という置き換えは、たいてい成立しません。ここを取り違えると、必要な装置を落として後から買い足すことになります。
見落とされがちですが、必要サンプル量は選定の実質的な制約です。
小スケールの検討では、この一点で候補が消えます。250mLのバイオリアクターや、Ambrのようなマイクロバイオリアクターを並列で回している系では、1回1mLの測定を1日3回×8本もやれば、それだけで培養液が減っていきます。測定のために培養を痛めては本末転倒です。
小スケールを多数並べるほど、サンプル量の制約が機種選定を支配します。 逆に2,000L級の本培養だけを見るなら、この軸はほぼ効きません。
分析装置は「買って終わり」の設備ではありません。試薬・カートリッジ・校正液・センサーが動き続けます。
このカテゴリのデータに 「保守・校正・バリデーション関連」という群が存在すること自体が、その性質を表しています。Nova Biomedical、Roche CustomBiotech、Sartorius、YSI/Xylem、908 Devices といった主要メーカーは、いずれも保守・サポートを製品として持っています。
見るべきは3つです。
装置本体の価格差は、数年の運用で消耗品と保守の差に呑まれます。初期費用だけで比べると、順位が逆転することがあります。
同じ測定でも、置く場所で求められるものが変わります。
データ管理側(Thermo Fisher SampleManager、LabVantage、LabWare、Benchling、TetraScience など)との接続を後から考えると、手作業の転記が残ります。GMPで使うなら、装置単体ではなくデータの受け渡しまで含めて選ぶ必要があります。
夜間や休日の測定をどうするか。ここで自動サンプリング(Flownamics Seg-Flow、Securecell Numera など)や、SartoriusのAmbrのようなプラットフォームとの統合が視野に入ります。
注意すべきは、装置側が連携に対応しているかは機種で決まる点です。たとえばNova BiomedicalのBioProfile FLEX2にはambr統合の構成があり、RocheのCedex Bio Analyzerにも自動化と組み合わせる構成があります。一方、対応のない機種を選んでしまうと、自動化したくなった時点で装置ごと入れ替えになります。
いま自動化しないとしても、将来やる可能性があるなら、連携できる機種を選んでおくほうが安くつきます。
条件を全部同時に見ると決まりません。この順で切ると、候補は急速に減ります。
精度や項目数は、この5つを通過した候補の中で比べれば十分です。最初から精度で比べ始めると、決められません。 どの機種もカタログ上は十分な精度を持っているからです。
以下の早見表と候補一覧は、上の判断軸を製品カテゴリに対応づけたものです。各カテゴリからメーカー・製品の一覧に移動できます。
グルコース・乳酸・アンモニアなどの代謝物と、生細胞密度・生存率は培養の状態を読む基本です。多項目を一度に測れる分析計と、細胞計数装置を組み合わせるのが標準的な構成になります。
注意:必要サンプル量は機種で差があり、小スケールの並列運転では選定を左右します。
静電容量や分光を用いたセンサーは、培養液に触れたまま連続で測れます。抜き取りの合間に何が起きているかを埋め、制御へつなぐ用途に向きます。絶対値はオフラインとの突き合わせで担保します。
注意:モデル構築(ケモメトリクス)とその維持に工数がかかる点を、導入時に見込む必要があります。
自動サンプリングを挟むと、人がいない時間帯の測定が続けられます。マイクロバイオリアクターや培養制御システムとの統合構成が用意されている場合もあります。
注意:装置側が連携に対応しているかは機種で決まるため、将来自動化する可能性があるなら最初の選定で見ておきます。
GMPで使うなら、測定値の記録・監査証跡・権限管理と、LIMSやSCADAへの受け渡しが要件に入ります。装置単体で選ぶと、手作業の転記が残ります。
各カテゴリのメーカー・製品はカタログから表示しています。仕様の確認や見積は、各メーカーの製品ページ(外部)でご確認ください。