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Automatización del desarrollo de líneas celulares
Izasa Scientific
El desarrollo de líneas celulares es el proceso mediante el cual la maquinaria celular es cooptada para fabricar productos biológicos terapéuticos u otras proteínas de interés.
Esto implica con mayor frecuencia la producción de anticuerpos en células cultivadas en cultivos en suspensión para su uso eventual en biorreactores en la etapa de fabricación. El desarrollo de estas líneas celulares es un proceso largo y arduo con numerosos pasos y desafíos (Imagen 1).
Una vez que las células han sido transfectadas con la construcción de interés, se requiere un paso de selección para enriquecer aquellas células que han tomado la construcción. Luego, las células individuales deben aislarse, cultivarse en colonias y analizarse para detectar la producción de proteínas de interés. Una vez que se ha realizado este análisis de producción, los principales candidatos se multiplican y mantienen para probar la estabilidad de la expresión de las proteínas. Eventualmente, los principales éxitos se optimizan en diferentes condiciones de medios para mejorar expresión u otros atributos de la proteína (por ejemplo, glicosilación) antes de escalar a niveles de producción.
Debido a que este proceso tarda meses en completarse, existen muchos más desafíos en el flujo de trabajo que en una típica conexión celular a corto plazo. Primero, mantener la esterilidad es esencial durante varias manipulaciones y durante las semanas de crecimiento de una sola célula. En segundo lugar, como con la mayoría de estos procesos, el rendimiento requerido para identificar un puñado de clones óptimos suele requerir miles de muestras. Este rendimiento luego disminuye después de la fase de selección de hits, por lo que uno debe programar campañas superpuestas para maximizar los recursos. Finalmente, a medida que los clones se mueven a través del sistema y son reformateados en placas de menor densidad durante la selección de hits, todos los datos registrados previamente deben rastrearse y verificar cómo estas células se establecen en líneas. Hemos superado estos desafíos al automatizar el establecimiento y la selección de clones para el desarrollo de líneas celulares.
Culture cells Transfect Selection/ enrichment
Isolate single cells & expand
Assess protein production
Test genomic stability Optimize process Scale-up QC
Imagen 1: Proceso de desarrollo de líneas celulares; los pasos automatizados que se describen aquí se indican en rojo
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Pudimos mantener las células en un estado estéril a través de múltiples manipulaciones durante más de 5 semanas. La estación de trabajo Biomek i7 (Imagen 2) puede automatizar estas manipulaciones en los rendimientos necesarios para el desarrollo de líneas celulares y la selección de clones mediante un lector de imágenes que puede darnos el rendimiento requerido para las evaluaciones de clones.
La integración de estos dispositivos reduce aún más el esfuerzo necesario para ejecutar este flujo de trabajo y mejora la trazabilidad de los datos al eliminar las oportunidades de errores al manipular el material de laboratorio o los archivos de datos.
Si bien los pasos del flujo de trabajo de desarrollo de líneas celulares son bastante universales, existen numerosas formas diferentes de realizar estos pasos. La impresión de células individuales o la clasificación de células podrían usarse como un medio más eficiente para establecer pocillos monoclonales. Se podrían usar ELISA u otros enfoques para titular la producción de anticuerpos, ya que el sistema automatizado podría usarse para programar el procesamiento eficiente del rendimiento de preparación de muestras necesario.
Incluso el orden de los pasos que describimos aquí podría verse alterado. Utilizamos imágenes para identificar los pocillos que crecieron a partir de una sola célula. Si uno carece de la capacidad de formación de imágenes fluorescentes para la determinación de la monoclonalidad, es posible obtener imágenes de todos los pocillos en campo claro en el momento de la siembra y analizar la producción de proteínas en todos los pocillos. Solo aquellos pocillos con alta expresión se comprobarían visualmente en busca de una sola célula en las imágenes iniciales.
Finalmente, los pasos adicionales del flujo de trabajo de desarrollo de líneas celulares más allá de los descritos aquí también pueden beneficiarse de la automatización. Se suele automatizar las tareas básicas del cultivo celular y, por tanto, podemos aliviar la carga de los pases repetidos necesarios para determinar la estabilidad de los clones (mantenimiento celular y placas consistentes a través de la automatización AAG2585APP04.17). Además podemos automatizar un diseño de enfoque de experimento para optimización de los componentes de los medios para una mayor mejora de la producción de proteínas (ejemplo: optimización automatizada de la producción de IgG en células CHO AAG-2148APP11.16) y llevar a cabo la automatización de los pasos de enriquecimiento, dilución limitante y selección de aciertos; así, el manejo de datos del proceso de desarrollo de la línea celular estará tan disponible como sea posible, y el esfuerzo de cada campaña se minimizará mientras que la muestra y la integridad de los datos se maximizarán.
