細胞採取 — 文化的になる

アルファ・ラバルのピーター・ローズ氏は、生物医薬品の濾過と分離の成長分野の一つである、新薬や医薬品を生産するための哺乳類細胞の採取に注目します。 この記事では、業界のこの分野で使用されているテクノロジーの起源を調査し、最近の発展について考察します。

私たち、つまり哺乳類は細胞で構成されています。 鏡に映ったあなたに映る反射は十分にしっかりしているように見えますが、あなたが実際に見ているのは、約 200 の異なる種類に分割された約 10 兆個の細胞です。 これらの細胞群は非常に特殊化されており、肝臓は肝細胞で構成され、筋肉は特殊な筋肉細胞で構成されます。

哺乳類の細胞を体外や実験室や工場で増殖させて採取し、新薬や薬品を生産することは、現代のライフサイエンス業界で最も刺激的な分野の 1 つです。 しかし、こじつけに思えるかもしれないが、医学におけるこうした大きな進歩は、19 世紀後半のある時点で解剖されたニワトリにまで遡ることができる。 正確には1885年。 このとき、ヴィルヘルム・ルーは、ニワトリの胚の髄板を数日間温かい生理食塩水の中で維持することに成功し、組織培養の原理を初めて確立した。

彼の研究は、20 世紀の最初の 10 年間に、ジョン ホプキンス医科大学とイェール大学の科学者によってさらにいくつかの段階に進められました。 1940 年代と 1950 年代には、細胞培養で増殖させたウイルスがワクチンの製造に使用されました。 最終的にこの病気の脅威を排除したポリオワクチンは、サルの腎臓からの細胞培養で増殖させられました。

もちろん、今日、細胞培養に基づく医薬品生産は、バイオテクノロジーの中で最も急速に成長している分野の 1 つです。 その急速な成功は、細胞培養の成長における 3 つの重要な段階、つまり発酵、採取、精製の技術の並行開発によるところが大きいです。

収穫は細胞培養物を成長培地から分離することによって行われ、この繊細な操作を行うためにいくつかの技術が使用されます。 遠心分離、精密濾過、深層濾過、および絶対孔径膜による濾過。 さまざまな技術の中で、遠心分離は、研究室から工場の生産レベルまでスケールアップされるのが最も一般的な技術です。

遠心分離は固体と周囲の液体との密度差を利用し、通常は沈降中に起こる沈降を加速します。 ほとんどの産業用途では、ディスクスタック遠心分離機を使用して、栄養ブロスから細胞および細胞破片を除去します。 ディスクスタック遠心分離機は連続運転が可能なため、収穫操作の時間を制限したいという要望に合わせてスループットを向上させます。

当然のことながら、見た目ほど単純ではありません。 哺乳動物細胞は非常に壊れやすい生物であるため、ディスクスタック遠心分離機を使用すると分離作業が比較的簡単になりますが、製品へのダメージを最小限に抑えて分離することがコツです。 タンパク質が豊富な飼料材料の加速にはほんの数秒かかります。 しかし、スピードは重要ですが、せん断に敏感な細胞壁膜を破壊することを犠牲にしてはなりません。これにより、望ましくない細胞内タンパク質がブロスに放出されます。これは溶解として知られるプロセスです。

加速中のさらなる溶解を防ぐことで、必要な分離結果を達成しながら、セパレーターの能力を高めることができます。 標的タンパク質の下流精製も簡素化され、よりコンパクトな装置を使用して実行できるため、プロセスが大幅に節約されます。 したがって、課題は、生成物の中断を最小限に抑えながら、最大の分離効率を達成することです。

細胞培養が比較的地味な起源から発展したのと同様に、細胞培養を採取するために使用される機器も発展しました。 実際、アルファ・ラバルが業界リーダーと協力して大規模な細胞培養発酵の開発に取り組んだときの細胞培養科学の初期段階から、細胞培養の特性には非常に穏やかな分離器設計が必要であることがすぐに明らかになりました。 彼らが注目したのは中空スピンドルでした。このスピンドルの起源は、元々乳製品業界向けに開発された概念であり、加速中に牛乳中の脂肪粒子がバラバラになるのを防ぐために優しいタッチが使用されていました。 数十年後、同じ技術が現代の細胞培養処理の基礎となっています。