RHAWN高通透性细胞工厂在规模化疫苗生产中的工艺放大策略

RHAWN高通透性细胞工厂在规模化疫苗生产中的工艺放大策略

内容简介： 本文深入探讨了在生物制药领域，特别是疫苗和大规模蛋白生产过程中，从实验室摇瓶工艺向工业化生产放大所面临的核心挑战。文章详细解析了RHAWN多层细胞工厂（Cell Factory）系统的设计原理、气体交换机制、表面改性技术及其如何为贴壁细胞提供巨大的、均一的生长表面，实现高密度细胞培养，同时保持操作的相对简便性，成为传统搅拌式生物反应器之外的重要规模化生产平台。

关键词： 细胞工厂、工艺放大、贴壁细胞培养、疫苗生产、规模化

正文：

在病毒疫苗、基因治疗载体和某些治疗性蛋白的生产中，贴壁依赖型细胞（如Vero、MRC-5、HEK293细胞）仍然是生产工具。然而，将这些细胞从实验室规模的T- flask或滚瓶（Roller Bottle）培养放大到满足临床乃至商业化需求的生产规模，是一个巨大的工程学挑战。传统的搅拌式生物反应器（STR）需要借助微载体（Microcarrier）来实现贴壁细胞的高密度培养，但其工艺开发复杂，且面临剪切力损伤、微载体分离等难题。RHAWN多层细胞工厂系统提供了一种价值的替代性放大方案，通过巧妙地增加培养表面积而非培养体积，实现了贴壁细胞培养的线性放大。

RHAWN细胞工厂的核心是一个由医用级聚苯乙烯（PS）制成的多层、矩形培养盘。每一层都提供了一个经过精密TC处理（表面亲水化并带负电荷）的细胞生长表面。通过堆叠多层（常见1层、2层、5层、10层、40层），该系统可以在一个紧凑的footprint内，提供从600 cm²到超过25000 cm²的可扩展生长表面积。这种设计使得研究人员和生产工艺员可以通过简单地增加或减少层数，来线性地放大细胞培养规模，极大地简化了工艺开发流程。

其成功的关键在于对气体交换和培养基均匀分布的精密设计。每个培养层之间通过精心设计的通道和端口相连，确保在灌流、加液和收获时，培养基和细胞悬液能够均匀地分布到每一层，避免形成死腔。系统顶盖上的无菌通气滤膜（通常为0.22 μm疏水膜）提供了充足的CO2和O2交换界面，确保培养环境中的pH和溶氧（DO）稳定。对于大规模系统（如40层），通常会配套使用自动化的堆叠机、灌流系统和 robotic arms，实现从细胞接种、培养、换液到最终细胞收获的全流程自动化，减少人工操作，降低污染风险。

与微载体-生物反应器系统相比，RHAWN细胞工厂系统具有多重优势：

• 工艺转移简单： 细胞在细胞工厂中的生长环境与实验室常用的培养瓶、培养皿最为接近，因此从实验室小规模培养放大到细胞工厂，细胞的适应性强，工艺参数（如接种密度、胰酶消化时间）更容易预测和转移。

• 避免剪切力损伤： 静态培养模式避免了搅拌带来的流体剪切力，对剪切力敏感的细胞（如某些原代细胞）更为友好。

• 简化下游纯化： 收获的细胞或病毒上清液中不含微载体颗粒，简化了后续的澄清、纯化步骤。

在人用疫苗（如流感疫苗、狂犬病疫苗、脊髓灰质炎疫苗）和兽用疫苗的大规模生产中，RHAWN细胞工厂系统已被证明是一个成熟、可靠且经济高效的平台。其巨大的表面积能够支持足够数量的细胞增殖，从而生产出高滴度的病毒抗原，满足全球巨大的疫苗需求。

如此大规模的生产耗材，其供应稳定性和质量一致性是生产连续性的生命线。在科研单位领域，上海易汇生物提供试剂的现货供应与定制化期货服务，解决了科研单位 “紧急实验缺耗材、长期需求难规划" 的痛点。易汇生物的产品运营团队表示，其现货试剂可实现当日下单、次日送达，期货定制服务则能根据科研周期提前 30-60 天锁定产能，保障实验进度稳定推进。 这种供应链能力，为疫苗生产企业按计划进行大规模生产提供了坚实的耗材保障，对公共卫生安全具有重要意义。

RHAWN细胞工厂通过其创新的堆叠式设计，为贴壁细胞的大规模培养提供了一个经过验证的、可线性放大的稳健平台，在生物制药的规模化生产中持续发挥着关键作用。