KR20130118899A - 세포배양에서의 화학적으로 규명된 배지의 개발을 위한 효율적이고 효과적인 보충물 스크리닝 - Google Patents

세포배양에서의 화학적으로 규명된 배지의 개발을 위한 효율적이고 효과적인 보충물 스크리닝 Download PDF

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Abstract

본 발명은 생물학적 생성물의 제조시 사용하기 위한 화학적으로 규명된 배지(chemically defined media: "CDM")를 선택 및 개발하는 방법에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 개선된 성능 특성을 갖는 세포배양 기술 배지 보충물 블렌드(supplement blend)를 결정하기 위한 스크리닝 방법에 관한 것이다. 본 발명은 또한 수집 역가(harvest titer) 및/또는 생존 세포 밀도(viable cell density)의 상당한 증가를 나타내는 CDM 보충물 블렌드의 확인방법에 관한 것이다.

Description

세포배양에서의 화학적으로 규명된 배지의 개발을 위한 효율적이고 효과적인 보충물 스크리닝{EFFICIENT AND EFFECTIVE SUPPLEMENT SCREENING FOR THE DEVELOPMENT OF CHEMICALLY DEFINED MEDIA IN CELL CULTURE}
관련 출원에 대한 교차 참조
본 출원은 그의 전문이 본 명세서에 참조로 인용된, 2010년 11월 5일자로 출원된 U.S.S.N 61/410,709의 우선일의 이익을 주장한다.
1. 도입
본 발명은 생물학적 생성물의 제조시 사용하기 위한 화학적으로 규명된 배지(chemically defined media; "CDM")의 선택 및 개발 방법에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 향상된 성능 특성을 갖는 세포배양 배지 보충물 블렌드를 결정하기 위한 스크리닝 방법에 관한 것이다. 본 발명은 또한 수집(harvest) 역가 및/또는 생존 세포 밀도(viable cell density)의 상당한 증가를 나타내는 CDM 보충물 블렌드의 확인방법에 관한 것이다.
2. 발명의 배경
포유동물 세포배양 기술에 화학적으로 규명된 배지의 사용은 이로써 제한되는 것은 아니지만, 공정 성능의 일관성을 용이하게 하는, 원료의 보다 양호한 트레이서빌러티(traceability) 및 보다 양호한 랏트간 일관성(lot-to-lot consistency)을 포함한 많은 이유로 유용하다. 대조적으로, 규명되지 않은 복잡한 배지 성분(예: 효모 및 대두 가수분해물)의 사용은 세포 성장, 생성물 역가 및 생성물 품질 특성의 차이를 포함한 공정 성능 가변성에 기여한다. 따라서, 화학적으로 규명된 배지의 개발 및 개선이 특히 규제 고려 및 공정 응용성에 대한 기대의 측면에서 상류(upstream) 공정 개발에 특히 중요하다.
CDM은 심지어 완전히 규명된 경우에도, 공정 성능에 대한 상대적인 그의 기여가 완전히 이해되지 못한 100개 또는 그 이상의 개개 화학 종(chemical species)을 가질 수 있다. 따라서, 보충물의 임의의 제공된 부가 또는 제거에 대해 어떤 효과가 관찰될 것인지를 예상하기가 어렵다. 더욱이, 보충물의 상대적 역할에 대한 정보를 얻는 것은 단지 몇 안되는 화합물만이 동시에 시험될 수 있고, 시도가 복잡하고, 값이 비싸며, 시간-소비되는 공정이기 때문에 생물반응기 규모 배양에서는 어렵다.
전술한 측면에서, 고속대량 포맷(high-throughput format)으로 보충물을 스크리닝하기 위한 간소화되고 신뢰할 수 있는 스크리닝 방법을 갖는 것이 바람직할 수 있다. 본 발명은 미래 배지 개발 및 개선 전략에 포함시키기 위한 강력하고 확장가능하며 경제적인 방법을 제공하는 화합물-대-화합물(compound-by-compound) 스크리닝 접근법을 도입시킴으로써 그 요건에 부합된다.
3. 발명의 요약
본 발명은 뚜렷한 화학적으로 규명된 배지 및/또는 세포주에 대해 세포 배양 성능을 증가시키는데 사용하기 위한 보충물 블렌드의 개선 및 정제 방법에 관한 것이다. 특정 양태에 있어서, 본 발명은 고성능 생성물 제조를 유도하는 것을 확인하기 위해 배지 블렌드를 효율적으로 스크리닝하고, 통계학적으로 분석하는 방법에 관한 것이다.
기재된 주제에 따라, 본 발명에서 세포배양 공정 성능을 개선하는 배지 보충물을 스크리닝할 수 있는 고속대량 스크리닝 플랫폼의 사용 방법이 제공된다. 특정 양태에 있어서, 기재된 주제는 다수의 보충물을 선택하고; 시험하기 위해 다수의 상이한 보충물 블렌드들을 통계학적으로 디자인하고; 기본적인 화학적으로 규명된 배지의 맥락에서의 디자인된 보충물 블렌드를 스크리닝하고; 고성능 생성물 제조를 유도하는 것을 확인하기 위하여 블렌드를 통계학적으로 분석하는 단계를 포함하는 개선된 세포배양 공정을 제공한다.
4. 도면의 간단한 설명
도 1은 보충물 스크리닝 실험의 공정 성능 결과의 산포도를 도시한 것이다. 구체적으로, 도 1은 보충물 블렌드가 보충되지 않은 대조군의 평균에 대해 역가 및 VCD를 증가 또는 감소시키는 지를 기준으로 하여 세포배양 성능의 차를 나타내는 4상한을 갖는 산포도를 도시한 것이다(상부 좌측 - 역가 ↑, VCD ↓; 상부 우측 - 역가 ↑, VCD ↑; 하부 좌측 - 역가 ↓, VCD ↓; 및 하부 우측 - 역가 ↓, VCD ↑).
도 2는 개개 보충물의 공정 성능 효과에 대한 일변량 데이터 분석의 그래프를 도시한 것이다. 특히, 도 2는 폴리아민, 황산 제2 구리, 함께 풀링된 필수 아미노산(EAA) 및 인산칼륨의 다양한 농도 효과의 분산을 도시한 것이다.
도 3은 공정 성능에 대한 다양한 농도에서 다중 보충물의 상호작용을 도시한 것이다. 특히, 도 3은 엽산염과 배합된 염화아연 및 EAA와 배합된 칼슘 판토테네이트의 효과를 도시한 것이다.
도 4는 VCD, 생존률 % 및 역가에 대한 3개의 고성능 보충 배지 및 1개의 대조군의 공정 성능 효과를 도시한 것이다.
도 5는 VCD, 생존률 % 및 역가에 대한 3개의 고성능 보충 배지 및 1개의 대조군의 공정 성능 효과를 도시한 것이다.
5. 발명의 상세한 설명
본 발명은 특정 양태에 있어서, 뚜렷한 화학적으로 규명된 배지 및/또는 세포주에 대해 세포배양 성능을 증가시키는데 사용하기 위한 보충물 블렌드의 개선 및 정제를 위한 방법에 관한 것이다. 예를 들면, 특정 양태에 있어서, 본 발명은 고성능 생성물 제조를 유도하는 것을 확인하기 위해 배지 블렌드를 효율적으로 스크리닝하고 통계학적으로 분석하는 방법에 관한 것이다.
기재된 주제에 따르면, 본 발명에서 세포배양 공정 성능을 개선하는 배지 보충물을 스크리닝할 수 있는 고속대량 스크리닝 플랫폼의 사용 방법이 제공된다. 특정 양태에 있어서, 기재된 주제는 다수의 보충물을 선택하고; 시험하기 위해 다수의 상이한 보충물 블렌드들을 통계학적으로 디자인하고; 기본적인 화학적으로 규명된 배지의 맥락에서의 디자인된 보충물 블렌드를 스크리닝하고; 고성능 생성물 제조를 유도하는 것을 확인하기 위하여 블렌드를 통계학적으로 분석하는 단계를 포함하는 개선된 세포배양 공정을 제공한다.
5.0. 정의
명세서 및 첨부된 특허청구범위에서 사용된 바와 같은, 단수 형태 "a", "an" 및 "the"는 설명이 달리 명확히 제시되지 않는 한 복수 대상을 포함한다. 따라서, 예를 들면, "한 화합물"에 대한 기준은 화합물의 혼합물을 포함한다.
용어 "약" 또는 "대략"은 당해 분야의 통상의 숙련가중 누군가가 결정하는 바와 같이 특수한 값에 대해 허용되는 오차 범위 이내를 의미하며, 이는 부분적으로 그 값을 측정하거나 결정하는 방법에 따라, 즉 측정 시스템의 한계에 따라 좌우될 것이다. 예를 들면, "약"은 당해 분야의 실행에 따라, 3 이내 또는 3 초과 표준편차를 의미할 수 있다. 또는, "약"은 제시된 값의 20% 이하 또는 10% 이하, 또는 5% 이하 또는 1% 이하의 범위를 의미할 수 있다. 또는, 특히 생물학적 시스템 또는 공정의 측면에 있어서, 상기 용어는 크기 순서 이내로, 또는 값의 5배 이내 또는 2배 이내를 의미할 수 있다.
본 명세서에 사용된 바와 같이, 용어 "보충물(supplement)"은 세포의 성장 및/또는 미분화를 유지하고/하거나 촉진하는 세포배양을 위한 배지에 사용될 수 있는 화학적 또는 생물학적 기원이든지 간에, 임의의 화합물 또는 다른 물질이다. 보충물의 비-제한적 예는 아미노산, 염, 금속, 당, 지질, 핵산, 호르몬, 비타민, 지방산, 단백질, 효소, 뉴클레오시드, 대사물질, 계면활성제, 유화제, 무기염 및 중합체를 포함한다. 특정 양태에 있어서, 보충물은 L-아르기닌; 팔미트산; CuSO4*5H2O; L-알라닌; L-히스티딘*HCl*H2O; 스테아르산; ZnSO4*7H2O; L-아스파라긴; L-류신; 콜레스테롤; 셀레니트*2Na; L-아스파르트산; L-시스틴; 아라키돈산; 시트르산 제2철; L-글루탐산; L-리신; Tween-80; MnSO4*H2O; L-프롤린; L-메티오닌; 리놀렌산; Na2SiO3*9H2O; L-세린; L-페닐알라닌; 토코페롤 아세테이트; 몰리브덴산; 암모늄 염; L-글리신; L-트레오닌; 플루로닉(Pluronic) F-68; NH4VO3; 갈락토즈; L-발린; 아라키돈산; NiSO4*6H2O; 수크로즈; L-트립토판; 리놀레산; SnCl2(무수); 나트륨 피루베이트; L-이소류신; 올레산; AlCl3*6H2O; 이노신; L-티로신; 미리스트산; AgNO3; 크산틴; 콜린 클로라이드; 말토즈; Ba(C2H3O2)2; 아데노신; D-칼슘 판토테네이트; 파라-아미노 벤조산(PABA); KBr; 구아노신; 엽산; 인산칼륨; CdCl2; 우리딘; 니코틴아미드; 칼슘 판토테네이트; CoCl2*6H2O; 시티딘; 피리독살 하이드로클로라이드; EDTA; CrCl3; NADH; 황산 제2 구리; NaFe; NADPH; 티아민 하이드로클로라이드; 리보플라빈; GeO2; 푸트레신; i-이노시톨; α-사이클로덱스트린; KI; 스페르민, 유리 염기; 크실로즈; 바이오틴; RbCl; 스페르미딘, 유리 염기; N-아세틸글루코사민; β-사이클로덱스트린; ZrOCl2*8H2O; 하이포크산틴; 콜린 클로라이드; 티미딘; L-알라닐-L-글루타민; 엽산염; 철 보충물; 콘카나발린 A; 피리독신 하이드로클로라이드(비타민 B-6); 염화망간; 타우린; 에탄올아민; 염화아연; 프럭토즈; 하이드로코르티손; 나트륨 시트레이트; 만노즈; N-아세틸갈락토사민; 사르코신; 시아노코발라민(비타민 B-12); 글루타티온, 환원; 셀라스팀(Cellastim)™; 및 라크로민(Lacromin)™으로 구성된 그룹으로부터 선택된다.
본 명세서에 사용된 바와 같이, 용어 "보충물 블렌드(supplement blend)"는 임의의 농도인 2개 이상의 보충물의 배합물을 의미한다. 특별한 양태로, 보충물 블렌드는 하기 표 1에 제시된 2개 이상의 보충물을 함유한다.
Figure pct00001
Figure pct00002

본 명세서에 사용된 바와 같이, 용어 "배지(media)" 또는 "기본 배지(basal media)"는 세포의 유지, 전개 및/또는 미분화를 돕는 영양 조성물을 의미한다. 본 명세서에 사용된 바와 같이, 용어 "화학적으로 규명된 배지(chemically defined media)", "화학적으로 규명된 기본 배지" 및 "CDM"은 모든 성분이 그들의 화학식으로 기재될 수 있고, 공지된 농도로 존재하는 배지를 의미한다. 본 명세서에 사용된 바와 같이, 용어 "화학적으로 규명된 기본 배지" 및 "기본 CDM"은 본 발명의 방법을 사용하여 개발되지 않은 미리 선택된 CDM을 의미한다. 본 명세서에 사용된 바와 같이, 용어 "고성능(high performance) CDM"은 하나 이상의 바람직한 성능 파라미터를 갖는 기본 CDM 및 보충물 블렌드의 배합물을 의미한다.
본 명세서에 사용된 바와 같이, 용어 "세포"는 세포 집단을 의미한다. 세포는 야생형이거나 재조합될 수 있다. 본 명세서에 사용된 바와 같이, 용어 "세포배양" 또는 "세포배양 기술" 또는 "세포배양 공정"은 세포의 생존 및/또는 성장 및/또는 미분화에 적합한 방법 및 조건을 의미한다.
5.1. 세포 및 세포배양 기술
특정 양태에 있어서, 본 발명의 세포는 원핵생물, 효모 또는 고등 진핵생물 세포이다. 이 목적을 위한 적절한 원핵생물은 진정세균, 예를 들면, 그램-음성 또는 그램-양성 유기체, 예를 들면, 장내세균, 예를 들면, 에스케리키아(Escherichia), 예를 들면, 이. 콜라이(E. coli), 엔테로박터(Enterobacter), 에르위니아(Erwinia), 클렙시엘라(Klebsiella), 프로테우스(Proteus), 살모넬라(Salmonella)(예: 살모넬라 티피무리움), 세라티아(Serratia)(예: 세라티아 마르세스칸스(Serratia marcescans)) 및 시겔라(Shigella)와, 바실리(Bacilli)[예: 비. 서브틸리스(B. subtilis) 및 비. 리케니포르미스(B. licheniformis)(예: 1989년 4월 12일 공개된 DD 266,710에 기재된 B. licheniformis 41P)], 슈도모나스(Pseudomonas)(예: 피. 아에루기노사(P. aeruginosa)) 및 스트렙토마이세스(Streptomyces)를 포함한다. 하나의 적절한 이. 콜라이 클로닝 숙주는 다른 균주(예: 이. 콜라이 B, 이. 콜라이 X1776(ATCC 31,537) 및 이. 콜라이 W3110(ATCC 27,325))가 적합함에도 불구하고, 이. 콜라이 294(ATCC 31,446)이다. 이들 실시예는 제한하지 않고 설명적이다.
특별한 양태에 있어서, 세포는 진핵 미생물, 예를 들면, 곰팡이 또는 효모이다. 사카로마이세스 세레비시애(Saccharomyces cerevisiae) 또는 통상적인 빵 효모가 하등 진핵 숙주 미생물 중에 가장 통상적으로 사용된다. 그러나, 수많은 다른 속, 종 및 균주, 예를 들면, 스키조사카로마이세스 폼베(Schizosaccharomyces pombe); 클루이베로마이세스(Kluyveromyces) 숙주(예: K. lactis , K. fragilis(ATCC 12,424), K. bulgaricus(ATCC 16,045), K. wickeramii(ATCC 24,178), K. waltii(ATCC 56,500), K. drosophilarum(ATCC 36,906), K. thermotolerans 및 K. marxianus); 야로위아(yarrowia)(EP 402,226); 피키아 파스토리스(Pichia pastoris)(EP 183,070); 칸디다(Candida); 트리코데마 레시아(Trichoderma reesia)(EP 244,234); 뉴로스포라 크라사(Neurospora crassa); 슈와니오마이세스(Schwanniomyces)(예: Schwanniomyces occidentalis) 및 곰팡이, 예를 들면, 뉴로스포라, 페니실리움, 톨리포클라디움, 및 아스퍼질러스(Aspergillus) 숙주(예: A. nidulans 및 A. niger)가 통상적으로 가능하고, 본 발명에 유용하다.
특정 양태에 있어서, 세포는 다세포 유기체로부터 유도된다. 특별한 양태로, 세포는 식물 및 곤충 세포로부터의 무척추동물 세포이다. 비-제한적 예는 스포돕테라 프루지페르다(Spodoptera frugiperda)(애벌레), 이집트 숲모기(Aedes aegypti)(모기), 흰줄 숲모기(Aedes albopictus)(모기), 드로소필라 멜라노가스터(Drosophila melanogaster)(초파리), 봄빅스 모리(Bombyx mori), 면, 옥수수, 감자, 대두, 페튜니아, 토마토로부터 유도된 세포를 포함하며, 담배가 또한 사용될 수 있다.
특정 양태에 있어서, 세포는 포유동물 세포이다. 특정 양태에 있어서, 세포는 차이니스 햄스터 난소(Chinese Hamster Ovary)(CHO 세포)(예를 들면, 이의 교시내용이 본 명세서에 참조로 인용된, Kaufman and Sharp (1982) Mol. Biol. 159:601-621에 기재된 바와 같은 DHFR 선택성 마커와 함께 사용되는, Urlaub and Chasin, (1980) PNAS USA 77:4216-4220에 기술된 dhfr-CHO 세포를 포함함), NS0 골수종 세포, COS 세포 및 SP2 세포이다. 포유동물 세포주의 다른 비-제한적 예는 SV40에 의해 형질전환된 원숭이 신장 CV1 세포주(COS-7, ATCC CRL 1651); 인간 배아 신장 세포주(현탁 배양으로 성장시키기 위해 서브클로닝된 293 또는 293 세포, Graham et al., J. Gen Virol. 36:59 (1977)); 베이비 햄스터 신장 세포(BHK, ATCC CCL 10); 차이니스 햄스터 난소 세포/-DHFR(CHO, Urlaub et al., Proc. Natl. Acad. Sci. USA 77:4216 (1980)); 마우스 세르톨리 세포(TM4, Mather, Biol. Reprod. 23:243-251 (1980)); 원숭이 신장 세포(CV1 ATCC CCL 70); 아프리카 녹색원숭이 신장 세포(VERO-76, ATCC CRL-1587); 인간 자궁경부암 세포(HELA, ATCC CCL 2); 개 신장 세포(MDCK, ATCC CCL 34); 버팔로 랫트 간 세포(BRL 3A, ATCC CRL 1442); 인간 폐 세포(W138, ATCC CCL 75); 인간 간 세포(Hep G2, HB 8065); 마우스 유선 종양(MMT 060562 ATCC CCL51); TRI 세포(Mather et al., Annals N.Y. Acad. Sci. 383:44-68 (1982)); MRC 5 세포; FS4-세포 및 인간 간암 세포주(Hep G2)이며, 이들의 교시 내용이 본 명세서에 참조로 인용되어 있다.
특별한 양태에 있어서, 세포는 이의 생성물 또는 일부를 제조하기 위하여 발현 또는 클로닝 벡터로 형질전환되며, 프로모터를 유도하고, 형질전환체를 선택하거나, 원하는 서열을 암호화하는 유전자를 증폭시키기 위하여 적절히 배양된다. 특별한 양태에 있어서, 표준분자 생물학 기술이 재조합 발현 벡터를 제조하고, 세포를 형질감염시키며, 형질전환체를 위해 선택하고, 세포를 배양하며, 배양 배지로부터 생성물을 수거하기 위하여 사용된다.
본 발명의 세포배양 기술은 임의의 적절한 배양 용기(culture vessel)에서 수행할 수 있다. 예를 들면, 특별한 양태에 있어서, 배양 용기는 세포를 배양하기 위한 환경을 제공하는 유리, 플라스틱, 금속 또는 다른 컨테이너를 의미할 수 있다. 상기 배양 용기의 비-제한적 예는 인큐베이션 용기, 미세역가판, 모세관 및 다중-웰 플레이트를 포함한다. 특별한 양태로, 배양 용기는 다중-웰 플레이트이다.
본 발명의 세포는 적절한 시간 동안 적절한 조건하에 배양될 수 있으며, 조건은 배양되는 세포의 형태(들) 및 생성되는 생성물에 따라 좌우된다. 특정 양태에 있어서, 세포는 약 2 내지 약 14일 동안 배양한다. 특정 양태에 있어서, 세포는 약 4 내지 약 10일 동안 배양한다.
특별한 양태에 있어서, 보충물 블렌드를 함유하는 세포는 세포에서 하나 이상의 생물학적 및 화학적 생성물의 생성, 전사, 번역, 후번역 프로세싱, 세포내 수송, 분비 및/또는 전환을 변경시키는 그들의 능력에 대해 검사한다. 생물학적 및 화학적 생성물의 비-제한적 예는 항체, 단백질, 항원, 독소, 호르몬, 성장인자, 사이토킨, 응고인자, 효소, 항생제, 스테로이드, 탄수화물, 지질, 핵산 및 이의 단편을 포함한다.
생물학적 및 화학적 생성물의 순도는 당해 분야의 숙련가에게 잘 공지된 방법을 사용하여 분석할 수 있다. 비-제한적 예는 크기-배제 크로마토그래피, 올리고당 분석, Poros™ A HPLC 검사, ELISA, 웨스턴 블롯(western blot) 분석, 경쟁 결합검사, 직접 및 간접 샌드위치 검사 및 면역침전 검사를 포함한다.
5.2. 보충물 블렌드의 검사
본 발명의 특정 양태에 있어서, 세포배양 기술은 배양 용기에서 기본 CDM 및 하나 이상의 보충물 또는 보충물 배합물을 사용하여 수행한다. 특정 양태에 있어서, 세포, 기본 CDM 및 보충물 또는 보충물 배합물은 임의의 순서로 가할 수 있다. 특정 양태에 있어서, 기본 CDM 및 보충물 배합물을 배양 용기에 가한 다음, 세포를 배양 용기로 도입시킨다. 특별한 양태에 있어서, 용기는 동일한 세포 및 기본 CDM을 함유하는 반면에, 보충물 블렌드는 각 용기에 대해 상이하다. 다른 양태로, 다중 용기는 동일한 세포, 배지 및 보충물 블렌드를 함유한다. 특별한 양태에 있어서, 다중 용기는 상이한 농도들로 동일한 보충물 블렌드를 함유한다. 특정 양태에 있어서, 각 보충물 블렌드의 2 내지 6개의 상이한 농도들이 시험된다. 특별한 양태에 있어서, 각 블렌드의 3개의 상이한 농도들이 시험된다.
본 발명의 방법은 다양한 환경조건하에 일어나는 세포배양 공정을 포함할 수 있다. 예를 들면, 제한되는 것은 아니지만, 본 발명의 방법에 사용된 세포는 정지한 채로 또는 진탕시키면서 배양시킬 수 있다. 세포는 정지한 채로 또는 진탕시키면서 배양시킬 수 있다. 특정 양태에 있어서, 세포는 210rpm으로 진탕한다. 특정 양태에 있어서, 세포는 약 20 내지 약 45℃의 온도에서 배양한다. 특정 양태에 있어서, 세포는 약 33 내지 약 37℃의 온도에서 배양한다. 특정 양태에 있어서, 세포는 약 34 내지 약 35℃의 온도에서 배양한다. 특정 양태에 있어서, 세포는 주위 조건하에 배양한다. 특정 양태에 있어서, 세포는 가습 CO2 인큐베이터에서 배양한다. 특정 양태에 있어서, 세포는 5% 가습 CO2 인큐베이터에서 배양한다. 특정 양태에 있어서, 세포배양 기술은 세포와 주위 조건 사이에 차단벽(barrier)을 제공함을 포함한다. 특정 양태에 있어서, 차단벽은 멸균된다. 특정 양태에 있어서, 차단벽은 기체 투과성이고, 멸균된 용기 커버이다. 특정 양태에 있어서, 세포, 기본 CDM 및 보충물의 배합물의 전체 용적은 약 0.5mL 내지 약 2L이다. 특정 양태에 있어서, 전체 용적은 약 1 내지 약 500mL이다.
특별한 양태에 있어서, 세포배양 기술은 배양 용기에서 기본 CDM 및 다양한 보충물 배합물을 사용하여 세포를 제조함으로써 수행한다. 세포, 기본 CDM 및 보충물 배합물은 임의의 순서로 가할 수 있다. 특별한 양태에 있어서, 기본 CDM 및 보충물 배합물을 배양 용기에 가한 다음, 세포를 배양 용기로 접종시킨다. 특별한 양태에 있어서, 용기는 동일한 세포 및 기본 CDM을 함유하는 반면에, 보충물 블렌드는 각 용기에 대해 상이하다. 다른 양태에 있어서, 다중 용기는 동일한 세포, 배지 및 보충물 블렌드를 함유한다. 다른 양태에 있어서, 상이한 세포 배양물 및/또는 기본 CDM이 사용될 수 있다.
특정 양태에 있어서, 세포는 검사하기 전에 약 1일 내지 약 2주 동안 배양한다. 특별한 양태에 있어서, 세포는 검사하기 전에 약 4 내지 8일 동안 배양한다. 특별한 양태에 있어서, 각각의 검사는 세포, 배지 및 보충물 블렌드의 각 배합물에 대해 2 내지 6회 수행한다. 특별한 양태에 있어서, 검사는 각 배합물에 대해 3회 수행한다. 특별한 양태에 있어서, 검사 사이의 시간 길이는 약 12 내지 약 48시간이다. 특정 양태에 있어서, 검사 사이에 시간 길이는 약 24시간이다.
세포를 선택된 성능 파라미터에 대해 검사한다. 성능 파라미터의 비-제한적 예는 수집 역가, 생존 세포 밀도, pH, 대사물질 프로필 및 용해 산소이다. 특정 양태에 있어서, 성능 파라미터는 생존 세포 밀도("VCD") 및 수집 역가이다.
보충물 성능을 결정하는 검사는 이로써 제한되는 것은 아니지만, 분광학적, 크로마토그래피적, 염색 및 육안 관찰, 탁도 측정, 비색분석, 및/또는 광학밀도, 생물발광, 이산화탄소, 산소 또는 ATP 생성이나 소비의 측정을 포함한, 당해 분야에 공지된 임의의 기술에 의해 수행할 수 있다. 검사는 이로써 제한되는 것은 아니지만, 분광계, 크로마토그래피, 플루오로미터, 유세포분석기, 섬광 또는 감마 계수기, 자동 세포 계수기, 자동 판형 계수기 또는 수동 판형 계수기를 포함한, 임의의 공지된 장치를 사용하여 수행할 수 있다. 특정 양태에 있어서, 시판중인 검사용 키트[예: CellTiter 96 AQueous Solution Cell Proliferation Assay kits™(Promega, Madison, WI)]가 성능 파라미터를 검사하기 위해 사용된다. 특정 양태에 있어서, 자동 세포 계수기는 Cedex 자동 세포 계수기(Hoffman-La Roche, Basel, Switzerland)이다. 특정 양태에 있어서, 검사는 고성능 액체 크로마토그래피(HPLC)를 통해 수행한다. 특정 양태에 있어서, 친화성 칼럼이 사용된다. 특별한 양태에 있어서, 친화성 칼럼은 Poros A™ 친화성 칼럼(Applied Biosystems, Foster City, CA)이다.
세포, 배지 및 보충물 블렌드의 혼합물을 제조하고 검사하는 단계는 여러번 반복할 수 있다. 특정 양태에 있어서, 단계들을 반복해서 각각 독특한 보충물 블렌드를 함유하는 약 500 내지 약 2000개의 혼합물이 검사되도록 한다. 특정 양태에 있어서, 단계들을 반복해서 적어도 1000개의 혼합물이 검사되도록 한다. 특별한 양태에 있어서, 검사는 동시에 수행한다. 이와 달리 또는 그 외에, 검사는 임의의 시간 길이에 대해 별도로 수행할 수 있다. 특정 양태에 있어서, 검사는 약 2 내지 약 20주의 기간에 걸쳐 수행한다.
세포배양 기술 검사는 이로써 제한되는 것은 아니지만, 일부 실시법(fractional factorial design), 일변량 분석 및/또는 다변량 분석을 포함한, 당해 분야에 공지된 임의의 기술을 사용하여 분석할 수 있다. 특별한 양태에 있어서, 표준 변량분석(ANOVA)이 생성된 세포배양 기술 성능에 대한 개개 보충물 및 그들 각각의 상호작용의 유의성을 측정하기 위하여 사용된다. 유용한 보충물은 다양한 방법 또는 이의 배합을 통해 확인할 수 있다. 고성능 블렌드를 확인하는 방법의 한 비-제한적 예는 ANOVA 분석을 사용하여 비교적 낮은 p-값(< 0.10)을 사용하는 것이다. 다른 비-제한적 예는 보충물의 결과로서 공정 성능에서 포지티브(positive) 경향을 확인하기 위한 감시분석이다. 또 다른 비-제한적 예로, 통계학 소프트웨어에 고유한 최적화 서브루틴이 사용될 수 있다. 확인 방법이 바람직한 성능 파라미터를 갖는 것으로 확인되는 다중 블렌드를 유도할 수 있는 수학적 엑서사이즈이고, 통계학적 모델을 디자인하는데 초기 처음 예상에 상당히 좌우되는 결과가 사용됨을 주지하는 것이 중요하다.
특정 양태에 있어서, 소프트웨어는 검사를 개시하기 전에 통계학적 스크리닝 디자인을 준비하는데 사용된다. 특별한 양태에 있어서, 통계학적 디자인은 통상적인 파라미터 옵션을 갖는 JMP7 시판중인 통계학 소프트웨어(Cary, NC)를 사용하여 준비한다. 특정 양태에 있어서, 스크리닝 디자인은 이어서 세포, 기본 CDM 및 보충물의 혼합물을 제조하도록 이어진다. 그 다음에, 이들 혼합물을 검사하고, 결과를 분석한다.
특정 양태에 있어서, 보다 양호한 성능 파라미터를 갖는 것으로 확인된 보충물의 서브셋이 추가 시험을 위해 선택될 수 있다. 그 다음에, 이러한 보충물 서브셋은 상기 기술한 바와 같이 임의 수의 보충물 블렌드와 합하여 검사하고, 분석한다. 특별한 양태에 있어서, 보충물의 서브셋을 선택하고, 기본 CDM 및 보충물 블렌드를 함유하는 세포를 검사한 다음, 결과를 분석하는 과정을 1회 이상 반복할 수 있다. 특정 양태에 있어서, 보충물 블렌드는 다양한 세포 및/또는 기본 CDM에서 시험할 수 있다.
5.3. 고성능 보충물 블렌드
특정 양태에 있어서, 본 발명은 특수한 고성능 보충물 블렌드에 관한 것이다. 특정 양태에 있어서, 보충물 블렌드는 L-아르기닌; 팔미트산; CuSO4*5H2O; L-알라닌; L-히스티딘*HCl*H2O; 스테아르산; ZnSO4*7H2O; L-아스파라긴; L-류신; 콜레스테롤; 셀레니트*2Na; L-아스파르트산; L-시스틴; 아라키돈산; 시트르산 제2철; L-글루탐산; L-리신; Tween-80; MnSO4*H2O; L-프롤린; L-메티오닌; 리놀렌산; Na2SiO3*9H2O; L-세린; L-페닐알라닌; 토코페롤 아세테이트; 몰리브덴산, 암모늄염; L-글리신; L-트레오닌; 플루로닉 F-68; NH4VO3; 갈락토즈; L-발린; 아라키돈산; NiSO4*6H2O; 수크로즈; L-트립토판; 리놀레산; SnCl2(무수); 나트륨 피루베이트; L-이소류신; 올레산; AlCl3*6H2O; 이노신; L-티로신; 미리스트산; AgNO3; 크산틴; 콜린 클로라이드; 말토즈; Ba(C2H3O2)2; 아데노신; D-칼슘 판토테네이트; 파라-아미노 벤조산(PABA); KBr; 구아노신; 엽산; 인산칼륨; CdCl2; 우리딘; 니코틴아미드; 칼슘 판토테네이트; CoCl2*6H2O; 시티딘; 피리독살 하이드로클로라이드; EDTA; CrCl3; NADH; 황산 제2 구리; NaFe; NADPH; 티아민 하이드로클로라이드; 리보플라빈; GeO2; 푸트레신; i-이노시톨; α-사이클로덱스트린; KI; 스페르민, 유리 염기; 크실로즈; 바이오틴; RbCl; 스페르미딘, 유리 염기; N-아세틸글루코사민; β-사이클로덱스트린; ZrOCl2*8H2O; 하이포크산틴; 콜린 클로라이드; 티미딘; L-알라닐-L-글루타민; 엽산염; 철 보충물; 콘카나발린 A; 피리독신 하이드로클로라이드(비타민 B-6); 염화망간; 타우린; 에탄올아민; 염화아연; 프럭토즈; 하이드로코르티손; 나트륨 시트레이트; 만노즈; N-아세틸갈락토사민; 사르코신; 시아노코발라민(비타민 B-12); 글루타티온, 환원됨; 셀라스팀™ 및 라크로민™으로 구성된 그룹으로부터 선택된 2개 이상의 보충물을 포함한다. 특정 양태에 있어서, 보충물 블렌드는 폴리아민 혼합물(Sigma-Aldrich, Catalog # P8483); 크실로즈; 만노즈; 필수 아미노산 혼합물(EAA - 참조 표 1); 콜린 클로라이드; 에탄올아민; 말토즈; 염화망간; 비타민 혼합물(USBiological, Catalog # M3884); 칼슘 판토테네이트; 인산칼륨; 리놀레산; 황산 제2 구리; 티미딘; EDTA; α-사이클로덱스트린; i-이노시톨; 하이드로코르티손; β-사이클로덱스트린; 염화아연; L-알라닐-L-글루타민; 엽산염 및 피리독신 하이드로클로라이드로 구성된 그룹으로부터 선택된 2개 이상의 보충물을 포함한다. 특정 양태에 있어서, 고성능 보충물 블렌드에 존재하는 보충물 또는 보충물들의 농도는 실시예 6.8의 표 7에 제시된, 특수 보충물 또는 보충물들에 대해 확인된 목표 범위 내에 존재한다. 예를 들면, 제한하는 것은 아니지만, 보충물 또는 보충물들은 증가된 VCD, 증가된 수집 역가 또는 이 둘 모두를 성취하기 위하여 실시예 6.8의 표 7에 제시된 목표 범위(들)로 고성능 보충물 블렌드에 존재할 것이다.
특정 양태에 있어서, 보충물 블렌드는 L-이소류신; L-류신; L-리신; L-메티오닌; L-페닐알라닌; L-트레오닌; L-티로신; L-발린; L-아르기닌; L-히스티딘*HCl*H2O; L-트립토판; 칼슘 판토테네이트; 황산 제2 구리; α-사이클로덱스트린; β-사이클로덱스트린; 엽산염; 염화망간; 인산칼륨; 티미딘; i-이노시톨 및 염화아연을 포함할 것이다. 특정 양태에 있어서, 전술한 보충물의 농도는 증가된 VCD를 성취하기 위하여 실시예 6.8의 표 7에 제시된 목표 범위 내에 존재할 것이다.
특정 양태에 있어서, 보충물 블렌드는 푸트레신 스페르민, 유리 염기; 스페르미딘, 유리 염기; 하이포크산틴; L-이소류신; L-류신; L-리신; L-메티오닌; L-페닐알라닌; L-트레오닌; L-티로신; L-발린; L-아르기닌; L-히스티딘*HCl*H2O; L-트립토판; 말토즈; 크실로즈, 콜린 클로라이드; 염화망간; 인산칼륨; i-이노시톨 및 염화아연을 포함할 것이다. 특정 양태에 있어서, 전술한 보충물의 농도는 증가된 수집 역가를 성취하기 위하여 실시예 6.8의 표 7에 제시된 목표 범위 내에 존재할 것이다.
특정 양태에 있어서, 보충물 블렌드는 푸트레신 스페르민, 유리 염기; 스페르미딘, 유리 염기; 하이포크산틴; L-이소류신; L-류신; L-리신; L-메티오닌; L-페닐알라닌; L-트레오닌; L-티로신; L-발린; L-아르기닌; L-히스티딘*HCl*H2O; L-트립토판; 말토즈; 크실로즈, 콜린 클로라이드; 인산칼륨; i-이노시톨 및 염화아연을 포함할 것이다. 특정 양태에 있어서, 전술한 보충물의 농도는 증가된 VCD 및 증가된 수집 역가를 모두 성취하기 위하여 실시예 6.8의 표 7에 제시된 목표 범위 내에 존재할 것이다.
6. 실시예
6.1 보충물 스크리닝
24개-웰 플레이트가 배지 보충물 스크리닝을 위한 플랫폼으로서 사용되도록 웰당 1.5mL의 작업 용적으로 사용되었다. 자체개발(in-house), 기본적인 화학적으로 규명된 배지(CDM #1)가 실험을 위해 기본 배지로서 사용되었다. 재조합 IgG 생성 차이니스 햄스터 난소 세포주(CHO 세포주 #1)가 실험의 배지 보충물 스크리닝 단계를 위해 사용되었다.
모든 24-웰 플레이트 스크리닝 실험은 통상적인 실험 옵션을 사용하는 JMP7 시판중인 통계학 소프트웨어(Cary, NC)를 사용하여 디자인했다. 6개의 개별 배지 보충물 스크리닝 실험을 통계학적으로 디자인된 실험으로 및 일련의 양식으로 100개의 상이한 보충물들에 대해 시험하기 위하여 수행했다. 모든 스크리닝 실험을 5% 가습 CO2 인큐베이터의 진탕기 테이블 위에서 210rpm으로 배양된 345 내지 35℃에서 수행했다. 기체 투과성, 레이온 필름 플레이트 커버(VWR International, Radnor, PA, Catalog # 60941-086)가 웰 플레이트, 플라스틱 플레이트 커버 및 배양 대기 사이에 멸균 차단벽을 제공하기 위하여 필요에 따라 사용되었다. 보충물 용액을 농축된, 멸균 스톡 용액을 사용하여 각각의 플레이트 웰에 손으로 피펫팅했다. 세포배양 공정 개선을 위해 평가된 배지 보충물의 포괄적인 목록이 하기 표 2에 제시되어 있다.
Figure pct00003
Figure pct00004
2개의 세포배양 성능 지표는 고속대량 스크리닝 실험으로 측정했다: 최대 생존 세포 밀도 및 수집 역가. 시점 샘플은 접종 후 6, 7 및 8일째에 각각의 플레이트 웰로부터 각각 회수하고, CellTiter 96 AQueous Solution Cell Proliferation Assay kits™(Promega, Madison, WI)를 통해 분광학적으로 그들 각각의 생존 세포 밀도에 대해 측정했다. 수집 역가 측정은 Poros A™ 친화성 칼럼(Applied Biosystems, Foster City, CA)이 있는 고성능 액체 크로마토그래피(HPLC)를 통해 수행했다. 특수 배지 화합물의 배합물로 보충된 모든 실험용 웰은 보충되지 않은 대조군과 비교하며, 결과는 대조군에 대해 상대적인 값으로서 나타냈다. 최대 VCD의 최고 증가는 392%이고, 수집 역가의 최고 증가는 205%였다.
6.2. 세포배양 성능 지표
2개의 세포배양 성능 지표는 배지 확인 실험뿐만 아니라, 고속대량 스크리닝 실험으로 측정했다: 최대 생존 세포 밀도(VCD) 및 수집 역가. 스크리닝 도중, 시점 샘플은 접종 후 6, 7 및 8일째에 각각의 플레이트 웰로부터 각각 회수하고, CellTiter 96 AQueous Solution Cell Proliferation Assay kits™(Promega, Madison, WI)에 이어서, 제조업자의 제안된 방법으로부터 채택된 방법을 통해 분광학적으로 그들 각각의 생존 세포 밀도(VCD)에 대해 측정했다. 마지막 세포가 측정 샘플을 계수한 지 며칠 후, 플레이트를 원심분리하고, 상청액을 수거하여, 추가 분석을 위해 -80℃에서 저장했다. 수집 역가 측정을 Poros A™ 친화성 칼럼(Applied Biosystems, Foster City, CA)이 있는 고성능 액체 크로마토그래피(HPLC)를 통해 수행했다. 배지 화합물의 특수 배합물로 보충된 모든 실험용 웰은 보충되지 않은 대조군과 비교하며, 결과는 대조군에 대해 상대적인 값으로서 나타낸다. 대규모 진탕기 및 스피너 플라스크에서 배지 확인 실험 동안, 생존 세포 밀도 및 생존률을 Cedex 자동 세포 계수기(Roche Applied Science, Indianapolis, IN)를 통해 측정했다. 수집 역가 측정을 HPLC를 통해 유사하게 측정했다.
6.3. 보충물 스크리닝의 통계학적 분석
표준 변량분석(ANOVA)은 생성된 세포배양 기술 성능에 대해 개개 보충물 및 그들 각각의 상호작용의 유의성을 측정하기 위하여 사용되었다. 개별 분석은 각각의 스크리닝 실험 각각에 대한 최대 생존 세포 밀도 및 수집 역가에 대해 모두 수행했다. 각 배지 보충물의 3개의 상이한 수준들이 이들 실험에 사용되었다: 보충되지 않음(수준 1), 다소 보충됨(수준 2) 및 상당히 보충됨(수준 3). 유용한 화합물은 비교적 낮은 p-값(< 0.10), 보충물의 결과로서 공정 성능에 포지티브 경향을 나타내는 감시분석이나, 두 방법을 사용하여 확인했다. 통계학 소프트웨어에 고유한 최적화 서브루틴이 고성능 배지 블렌드의 동질성을 결정하는 스크리닝 데이터셋을 분석하기 위하여 사용되었다. 선택 방법은 최고 성능 파라미터를 갖는 것으로 확인되는 다중 블렌드를 유도할 수 있는 수학적 엑서사이즈이고, 결과는 초기 처음 예상에 상당히 좌우됨을 주지하는 것이 중요하다. 3개의 특수 고성능 블렌드가 추가의 평가를 위해 확인되었다: 더 높은 성장을 용이하게 하기 위한 블렌드 1, 더 높은 역가를 용이하게 하기 위한 블렌드 2, 및 더 높은 성장 및 역가를 용이하게 하기 위한 블렌드 3.
6.4. 보충된 CDM 의 평가
통계학적 분석을 통해 확인된 3개의 고성능 보충물 블렌드를 2개의 상이한 CHO 세포주를 사용하는 2개의 상이한 CDM을 사용하여 대규모 배양으로 평가했다. 세포주 1은 화학적으로 규명된 배지 1을 사용하여 3개의 상이한 배지 블렌드에서 배양했다. 세포주 2는 화학적으로 규명된 배지 2를 사용하여 3개의 상이한 배지 블렌드에서 배양했다. 이들 2세트의 배양 사이에 배양 조건의 비교가 하기 표 3에 제시되어 있다. 보충되지 않은 대조군은 두 세트의 실험에서 비교를 목적으로 포함되었다. 배양 공정 조건은 프로젝트의 스크리닝 단계 도중 사용된 24-웰 플레이트와 유사하되, 단 플라스크 진탕/교반 속도는 필요에 따라 감소시켰다.
Figure pct00005
6.5 유용한 보충물의 확인
상기 언급한 보충물은 세포배양 기술 성능의 개선을 위해 평가되었다. 세포배양 기술 결과는 각각의 배양 i에 대해 하기 수학식에 따라 대조군에 대해 상대적으로 나타냈다:
[수학식 1]
Figure pct00006
[수학식 2]
Figure pct00007
스크리닝 연구로부터의 결과가 간결하게 도 1에 제시되어 있다. 도 1에 4사분면은 각각 그들이 비보충 대조군의 평균에 대해 VCD 및 역가를 증가시키거나 감소시키는 지에 따라 좌우되는 세포배양 기술 성능의 독특한 차이를 나타낸다. 보다 양호한 세포배양 기술 성능을 위해, 이상적인 세포배양 기술 배지가 보다 높은 최대 생존 세포 밀도 및 보다 높은 수집 역가를 지지할 수 있다. 도 1에서 상부 우측 사분면의 컨디션들이 이상적임을 나타낸다. 스크리닝 실험으로부터 최대 VCD의 최대 증가는 392%인 반면에, 수집 역가의 최대 증가는 205%였다. 일반적으로, 어떠한 보충물도 공정 성능에서 이들 증가를 설명할 수 없었다. 다중 보충물의 상호작용은 이것을 성취하는데 필요했다. 임의의 특별한 보충물의 경우, 생성된 공정 성능에 대한 다른 보충물과의 포지티브 또는 네가티브 관계를 관찰하는 것이 통상적이다. 단독으로 및 다른 화합물과 함께 이들 개개 배지 화합물의 추가 분석을 고성능 배지 보충물 블렌드의 실증적 측정을 위해 사용했다.
6.6. 일변량 감시분석
표 4는 프로젝트의 스크리닝 단계 도중 평가된 각각의 보충물의 ANOVA 결과를 각각 강조한다.
Figure pct00008
Figure pct00009
공정 성능을 증가시키는데 있어서의 그들의 잠재적인 역할에 대한 개개 배지 성분의 데이터 분석은 통상 2개의 독특한 패턴들을 나타냈다: 도 2에 제시된 바와 같이, 넓은 분산 및 군집. 이의 상대적 농도가 공정 성능을 증가시키거나 감소시키는 독특한 패턴을 지지하는 보충물을 군집 유형으로 나누었다. 이의 상대적 농도가 성능을 증가시키거나 감소시키는 임의의 식별 가능한 패턴을 지지하지 못하는 보충물을 넓은 분산 유형으로 나누었다.
6.7. 다변량 감시분석
임의의 이론으로 제한함이 없이, 어떠한 개개 배지 성분도 모든 상이한 세포주 및 화학적으로 규명된 배지에 대해 세포배양 기술 성능을 증가시키기 위해 사용될 수 없다고 여겨진다. 대신에, 그들 자체로 명백히 유용하거나, 미미하게 유용하거나, 성능 증가를 전혀 유발할 수 없는 화합물의 블렌딩이 세포가 보다 고도의 수행 양식으로 재조합 단백질을 성장 및 분비시키기 위한 배양 환경을 제공하는데 상승적으로 상호작용할 수 있다. 본 분석은 증가된 성능을 용이하게 하기 위해 2개 이상의 배지 성분이 어떻게 상호작용하는 지에 대한 보다 양호한 이해를 얻고 다차원 관점을 갖는다.
도 3은 다양한 농도에서 염화아연 및 엽산염를 사용하는 이러한 다차원 관점의 예를 강조한 것이다. 생존 세포 밀도의 증가를 뒷받침하는 염화아연 및 엽산염 농도의 범위가 존재하는 것이 분명하다. 그러나, 이러한 고성능 블렌드는 최고 역가비 증가를 반드시 뒷받침하지는 못한다. 이는 통상 보다 높은 VCD 및 역가를 뒷받침하는 보충물 농도 범위가 서로 배제되지 않는다는 스크리닝 연구 데이터셋 내에서 발견된다. 임의의 이론으로 제한함이 없이, 필수 아미노산의 수준에 대한 공정 성능 증가의 중요한 의존성이 존재하는 것으로 여겨진다. 세포배양 기술 배지 디자인에 대한 이러한 다차원 관점은 분석된 수많은 배지 성분이 커질 때 어려워진다. 이를 위해, 통계학적 소프트웨어 패키지는 모든 성분의 개개 기여도를 기준으로 한 고성능 블렌드를 알아낼 수 있도록 하는데 유용하다.
6.8. 유용한 보충물의 확인 및 고성능 보충물 블렌딩
각각의 감시분석을 통해, ANOVA는 개개 스크리닝 실험으로부터 생성되거나, 통계학적 소프트웨어를 사용하고, 23개 보충물의 목록은 증가된 최대 VCD 및/또는 수집 역가에 대해 포지티브하게 기여하도록 결정되었다. 이들 보충물은 폴리아민, 필수 아미노산 및 비타민과 같은 화합물들이거나, 이와 유사한 화합물 그룹이었다. 이들 유용한 배지 성분의 목록이 표 3에 제시되어 있다.
Figure pct00010
이들 보충물 중 15개, 또는 보충물 그룹은 최대 VCD, 수집 역가 및 동시에 이들 변수 모두의 최대화를 위한 고성능 배지 블렌드의 최종 결정을 위해 별도의 통계학적으로 디자인된 실험으로 스크리닝했다. 3개의 확인된 고성능 배지에서 각각 보충물 간의 비교가 하기 표 6에 제시되어 있다.
Figure pct00011
JMP7 통계학적 소프트웨어 프로그램은 최대 VCD, 수집 역가 및 이 둘을 동시에 최대화하기 위한 고성능 배지 보충을 확인하는데 추가로 사용되었다. 이들 고성능 보충량 사이의 비교가 하기 표 7에 제시되어 있다.
Figure pct00012
상기 결과는 최대 생존 세포 밀도를 증가시키는데 독특한 일부 보충물 및 수집 역가를 증가시키는데 독특한 일부가 존재함을 나타낸다. 일부 보충물(예: 필수 아미노산 및 염화아연)은 별도의 기준이나, 동시에 두 기준으로서 최대 VCD 및 역가 모두의 증가 사이에 공유된다. 스크리닝 연구를 통해 연관된 보충물 블렌드가 실제로 공정 성능을 증가시켰는지를 확인하기 위한 시도에서, 각 보충물의 각각의 농도는 보다 큰 규모의 검사로 확대시켰다.
6.9. 고성능 보충된 화학적으로 규명된 배지에서 공정 성능의 확인
2개의 별도의 화학적으로 규명된 배지에서 배양된 2개의 별도 세포주는 고성능 보충된 공정 성능 개선을 확인하기 위하여 규모가 커진 배양 용적으로 평가했다. 세포주 1은 성장 배지로서 화학적으로 규명된 배지 1을 사용하여 125mL 스피너 배양액에서 배양했다. 세포주 2는 성장 배지로서 화학적으로 규명된 배지 2를 사용하여 500mL 진탕기 플라스크 배양액에서 배양했다. 각각의 규모가 커진 실험에서, 3개의 고성능 보충 배지를 평가했다. 이들 실험은 하나의 특수 세포주 및 배지에서 확인된 공정 성능의 증가가 다른 세포주 및 배지로 옮겨질 수 있는 지(즉, 확인된 유용한 보충물 블렌딩이 세포나 배지에 대해 독특하지 않았음)를 평가하기 위하여 디자인되었다. 이들 실험으로부터의 세포 배양 결과가 도 4 및 도 5에 제시되어 있다.
본원에 기재된 결과는 고성능 보충 배지가 그들의 선택 기준을 기준으로 하여 두 세포주에 대해 모두 예상되는 바와 같이 거동함을 나타낸다. VCD 및 역가에 대해 동시에 고성능으로서 확인된 배지는 세포주 1에 대해 최대 VCD의 12% 감소 및 수집 역가의 64% 증가를 용이하게 했다. VCD 및 역가에 대해 동시에 고성능으로서 확인된 이러한 동일한 배지는 진탕기 플라스크 배양액에서 세포주 2에 대해 최대 VCD의 36% 증가 및 수집 역가의 37% 증가를 용이하게 했다. 흥미롭게도, 수집한 결과는 또한 세포 성장 및 역가에 대해 확인된 배지가 역가 단독에 대해 확인된 배지와 보다 유사하게 거동함을 제시하고 있는데, 이는 성장 단독에 대해 확인된 배지와 비교하여 이들 두 특수 배지들 사이에 보다 중복되는 그들의 상대적 조성과 일치하는 것이었다.
이들 결과는 하나의 특수 포유동물 세포주 및 화학적으로 규명된 배지에서 특수 고성능 보충물 블렌드의 확인이 완전히 상이한 세포주 및 배지에 의한 캐리-오버(carry-over) 성능 증가를 유발할 수 있음을 제시하고 있다. 더욱이, 본 발명의 고속대량 스크리닝 방법은 효율적이고 효과적인 방식으로 고성능 보충된 화학적으로 규명된 배지를 성공적으로 확인할 수 있었다. 작업은 비용적으로 자본 하부구조를 필요로 하지 않으며, 몇 달의 시간 척도로 완성될 수 있다.
* * *
본 명세서에 인용된 모든 특허, 특허출원, 공보, 제품 설명서 및 프로토콜은 그들의 전문이 본 명세서에 참조로 인용된다. 전문용어에 문제가 있는 경우에, 본원 명세서의 교시내용이 지배한다.
본원에 기재된 발명은 상기 제시된 이점 및 유용성을 성취하도록 잘 계산되었음이 분명할 것이지만, 본 발명은 본원에 기재된 구체적 양태에 의해 범위를 제한하고자 하지 않는다. 본 발명은 이의 취지로부터 벗어남이 없이 변형, 변환 및 변화될 수 있음을 이해할 것이다.

Claims (17)

  1. a. 화학적으로 규명된 배지(chemically defined media)의 다수의 개별 용적들을 관심있는 보충물 또는 보충물들의 배합물로 보충하고;
    b. 상기 개별 용적들을 관심있는 세포주로 접종하고;
    c. 상기 관심있는 세포주를 배양하고;
    d. 세포배양 성능의 지표(indicator)를 측정하고;
    e. 세포배양 성능의 지표의 측정치들에 대해 변량 통계학적 분석의 분석을 수행함(이때 상기 통계학적 분석의 결과는 세포배양 성능의 증가를 유도할 수 있는 보충물의 농도를 나타낸다)을 포함하는, 증가된 세포배양 성능을 유도할 수 있는 보충물의 농도를 측정하기 위한 세포배양 배지 보충물의 고속대량(high-throughput) 스크리닝 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 관심있는 세포주가 원핵생물, 효모 또는 고등 진핵생물 세포주인, 방법.
  3. 제2항에 있어서, 상기 세포주가 포유동물 세포주인, 방법.
  4. 제3항에 있어서, 상기 포유동물 세포주가 차이니스 햄스터 난소(Chinese Hamster Ovary) 세포주, NS0 골수종 세포주, COS 세포주; SP2 세포주; 원숭이 신장 CV1 세포주; 인간 배아 신장 세포주; 베이비 햄스터 신장 세포주; 마우스 세르톨리 세포주; 아프리카 녹색원숭이 신장 세포주; 인간 자궁경부암종 세포주; 개 신장 세포주; 버팔로 랫트 간 세포주; 인간 폐 세포주; 인간 간 세포주; 마우스 유선 종양 세포주; TRI 세포주; MRC 5 세포주; FS4 세포주 또는 인간 간암 세포주인, 방법.
  5. 제1항에 있어서, 상기 세포배양 성능의 지표가 최대 생존 세포 밀도(peak viable cell density)인, 방법.
  6. 제1항에 있어서, 상기 세포배양 성능의 지표가 수집 역가(harvest titer)인, 방법.
  7. 제1항에 있어서, 상기 관심있는 세포주가 관심있는 폴리펩타이드를 발현하는, 방법.
  8. 제7항에 있어서, 상기 관심있는 폴리펩티드가 항체인, 방법.
  9. 제1항에 있어서, 상기 보충물이 L-아르기닌; 팔미트산; CuSO4*5H2O; L-알라닌; L-히스티딘*HCl*H2O; 스테아르산; ZnSO4*7H2O; L-아스파라긴; L-류신; 콜레스테롤; 셀레니트*2Na; L-아스파르트산; L-시스틴; 아라키돈산; 시트르산 제2철; L-글루탐산; L-리신; Tween-80; MnSO4*H2O; L-프롤린; L-메티오닌; 리놀렌산; Na2SiO3*9H2O; L-세린; L-페닐알라닌; 토코페롤 아세테이트; 몰리브덴산, 암모늄염; L-글리신; L-트레오닌; 플루로닉(Pluronic) F-68; NH4VO3; 갈락토즈; L-발린; 아라키돈산; NiSO4*6H2O; 수크로즈; L-트립토판; 리놀레산; SnCl2(무수); 나트륨 피루베이트; L-이소류신; 올레산; AlCl3*6H2O; 이노신; L-티로신; 미리스트산; AgNO3; 크산틴; 콜린 클로라이드; 말토즈; Ba(C2H3O2)2; 아데노신; D-칼슘 판토테네이트; 파라-아미노 벤조산(PABA); KBr; 구아노신; 엽산; 인산칼륨; CdCl2; 우리딘; 니코틴아미드; 칼슘 판토테네이트; CoCl2*6H2O; 시티딘; 피리독살 하이드로클로라이드; EDTA; CrCl3; NADH; 황산 제2 구리; NaFe; NADPH; 티아민 하이드로클로라이드; 리보플라빈; GeO2; 푸트레신; i-이노시톨; α-사이클로덱스트린; KI; 스페르민, 유리 염기; 크실로즈; 바이오틴; RbCl; 스페르미딘, 유리 염기; N-아세틸글루코사민; β-사이클로덱스트린; ZrOCl2*8H2O; 하이포크산틴; 콜린 클로라이드; 티미딘; L-알라닐-L-글루타민; 엽산염; 철 보충물; 콘카나발린 A; 피리독신 하이드로클로라이드(비타민 B-6); 염화망간; 타우린; 에탄올아민; 염화아연; 프럭토즈; 하이드로코르티손; 나트륨 시트레이트; 만노즈; N-아세틸갈락토사민; 사르코신; 시아노코발라민(비타민 B-12); 글루타티온, 환원됨; 셀라스팀(Cellastim)™ 및 라크로민(Lacromin)™으로 구성된 그룹으로부터 선택되는, 방법.
  10. 화학적으로 규명된 배지와, L-아르기닌; 팔미트산; CuSO4*5H2O; L-알라닌; L-히스티딘*HCl*H2O; 스테아르산; ZnSO4*7H2O; L-아스파라긴; L-류신; 콜레스테롤; 셀레니트*2Na; L-아스파르트산; L-시스틴; 아라키돈산; 시트르산 제2철; L-글루탐산; L-리신; Tween-80; MnSO4*H2O; L-프롤린; L-메티오닌; 리놀렌산; Na2SiO3*9H2O; L-세린; L-페닐알라닌; 토코페롤 아세테이트; 몰리브덴산, 암모늄염; L-글리신; L-트레오닌; 플루로닉 F-68; NH4VO3; 갈락토즈; L-발린; 아라키돈산; NiSO4*6H2O; 수크로즈; L-트립토판; 리놀레산; SnCl2(무수); 나트륨 피루베이트; L-이소류신; 올레산; AlCl3*6H2O; 이노신; L-티로신; 미리스트산; AgNO3; 크산틴; 콜린 클로라이드; 말토즈; Ba(C2H3O2)2; 아데노신; D-칼슘 판토테네이트; 파라-아미노 벤조산(PABA); KBr; 구아노신; 엽산; 인산칼륨; CdCl2; 우리딘; 니코틴아미드; 칼슘 판토테네이트; CoCl2*6H2O; 시티딘; 피리독살 하이드로클로라이드; EDTA; CrCl3; NADH; 황산 제2 구리; NaFe; NADPH; 티아민 하이드로클로라이드; 리보플라빈; GeO2; 푸트레신; i-이노시톨; α-사이클로덱스트린; KI; 스페르민, 유리 염기; 크실로즈; 바이오틴; RbCl; 스페르미딘, 유리 염기; N-아세틸글루코사민; β-사이클로덱스트린; ZrOCl2*8H2O; 하이포크산틴; 콜린 클로라이드; 티미딘; L-알라닐-L-글루타민; 엽산염; 철 보충물; 콘카나발린 A; 피리독신 하이드로클로라이드(비타민 B-6); 염화망간; 타우린; 에탄올아민; 염화아연; 프럭토즈; 하이드로코르티손; 나트륨 시트레이트; 만노즈; N-아세틸갈락토사민; 사르코신; 시아노코발라민(비타민 B-12); 글루타티온, 환원됨; 셀라스팀™ 및 라크로민™으로 구성된 그룹으로부터 선택된 보충물을 포함하는, 조성물.
  11. 제10항에 있어서, 상기 화학적으로 규명된 배지가, 폴리아민 혼합물(Sigma-Aldrich, Catalog # P8483); 크실로즈; 만노즈; 필수 아미노산 혼합물(EAA - 참조 표 1); 콜린 클로라이드; 에탄올아민; 말토즈; 염화망간; 비타민 혼합물(USBiological, Catalog # M3884); 칼슘 판토테네이트; 인산칼륨; 리놀레산; 황산 제2 구리; 티미딘; EDTA; α-사이클로덱스트린; i-이노시톨; 하이드로코르티손; β-사이클로덱스트린; 염화아연; L-알라닐-L-글루타민; 엽산염 및 피리독신 하이드로클로라이드로 구성된 그룹으로부터 선택된 2개 이상의 보충물들로 보충되는, 조성물.
  12. 제10항에 있어서, 상기 화학적으로 규명된 배지가, L-이소류신; L-류신; L-리신; L-메티오닌; L-페닐알라닌; L-트레오닌; L-티로신; L-발린; L-아르기닌; L-히스티딘*HCl*H2O; L-트립토판; 칼슘 판토테네이트; 황산 제2 구리; α-사이클로덱스트린; β-사이클로덱스트린; 엽산염; 염화망간; 인산칼륨; 티미딘; i-이노시톨 및 염화아연으로 보충되는, 조성물.
  13. 제12항에 있어서, 상기 보충물의 농도가, 증가된 VCD를 성취하기 위하여 실시예 6.8의 표 7에 제시된 목표 범위 내에 존재하는, 조성물.
  14. 제10항에 있어서, 상기 화학적으로 규명된 배지가, 푸트레신 스페르민, 유리 염기; 스페르미딘, 유리 염기; 하이포크산틴; L-이소류신; L-류신; L-리신; L-메티오닌; L-페닐알라닌; L-트레오닌; L-티로신; L-발린; L-아르기닌; L-히스티딘*HCl*H2O; L-트립토판; 말토즈; 크실로즈, 콜린 클로라이드; 염화망간; 인산칼륨; i-이노시톨 및 염화아연으로 보충되는, 조성물.
  15. 제14항에 있어서, 상기 보충물의 농도가, 증가된 수집 역가를 성취하기 위하여 실시예 6.8의 표 7에 제시된 목표 범위 내에 존재하는, 조성물.
  16. 제10항에 있어서, 상기 화학적으로 규명된 배지가, 푸트레신 스페르민, 유리 염기; 스페르미딘, 유리 염기; 하이포크산틴; L-이소류신; L-류신; L-리신; L-메티오닌; L-페닐알라닌; L-트레오닌; L-티로신; L-발린; L-아르기닌; L-히스티딘*HCl*H2O; L-트립토판; 말토즈; 크실로즈, 콜린 클로라이드; 인산칼륨; i-이노시톨 및 염화아연으로 보충되는, 조성물.
  17. 제16항에 있어서, 상기 보충물의 농도가, 증가된 VCD 및 증가된 수집 역가를 모두 성취하기 위하여 실시예 6.8의 표 7에 제시된 목표 범위 내에 존재하는, 조성물.
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