L'industrialisation et la commercialisation à grande échelle de la technologie de culture de cellules animales dépend de la possibilité de concevoir un bioréacteur adapté. En raison de la grande différence entre les cellules animales et les cellules microbiennes, les réacteurs microbiens traditionnels ne sont évidemment pas adaptés à la culture à grande échelle de cellules animales. Tout d'abord, il faut s'assurer que dans des conditions de faible force de cisaillement et de bon mélange, suffisamment d'oxygène peut être fourni pour la croissance cellulaire et la synthèse cellulaire des produits.
Quels sont donc les types de bioréacteurs couramment utilisés en laboratoire ? Selon le matériau du réacteur, ils peuvent être divisés en réacteurs à cuve en verre, réacteurs en acier inoxydable et réacteurs jetables.
(1) Bioréacteur en verre
À l'heure actuelle, la plupart des réacteurs utilisés pour le développement de procédés et la recherche dans le pays et à l'étranger sont principalement des réservoirs en verre. Le bioréacteur à cuve en verre présente les caractéristiques d'une configuration flexible, de fonctions puissantes, d'un fonctionnement simple et d'une mise à niveau et d'une extension faciles. Il s'agit d'un projet de recherche et développement pour la culture de cellules animales et la fermentation microbienne. Le meilleur choix pour les cellules animales, Escherichia coli, les levures, les champignons, les cellules d'insectes et la culture de cellules végétales.
(2) Bioréacteur en acier inoxydable
À ce jour, presque tous les anticorps approuvés par la FDA sont produits dans des réacteurs en acier inoxydable. En raison du faible rendement des premiers anticorps, l'échelle de production est principalement d'environ 10 000 L. Les réacteurs en acier inoxydable impliquent généralement des modules CIP, des modules SIP, des modules de stockage, etc., de sorte que la connexion du pipeline est très compliquée et nécessite des opérateurs élevés. En cas de contamination, l'ensemble du système doit être contrôlé et stérilisé. Dans le même temps, les réacteurs en acier inoxydable sont également confrontés à des investissements initiaux et à des coûts d'exploitation élevés.
(3) Bioréacteur jetable
Ces dernières années, les réacteurs à usage unique ont rapidement occupé les marchés nationaux et étrangers avec leurs avantages d'absence de nettoyage, d'absence de stérilisation et de fonctionnement flexible. Les préparations enzymatiques de Shire sous le nom commercial VPRIV® sont produites dans des réacteurs à usage unique et ont été approuvées par l'EMA pour la commercialisation. Comparé au réacteur traditionnel en acier inoxydable, qu'il s'agisse de croissance cellulaire, de rendement d'anticorps ou de qualité d'anticorps, le réacteur à usage unique peut atteindre un degré élevé de similitude et, en même temps, il peut réduire considérablement le coût de production et raccourcir le cycle de production.
Avec le développement rapide de la technologie de construction de lignées cellulaires et de la technologie de développement moyen, la densité cellulaire et le rendement en anticorps ont été considérablement améliorés, ce qui pose de sérieux défis à la culture cellulaire à grande échelle.
L'essor rapide des réacteurs à usage unique a eu un impact énorme sur les réacteurs traditionnels en acier inoxydable. Parce que les réacteurs à usage unique augmentent considérablement la flexibilité opérationnelle et réduisent les risques de contamination tout en réduisant l'essentiel des travaux de CIP, SIP et de validation associés. Si les lixiviables/précipités et les problèmes d'échelle de production peuvent être bien résolus, il sera possible de remplacer les réacteurs en acier inoxydable et de devenir les réacteurs principaux pour la production d'anticorps à l'avenir. De plus, parce que la base principale de la mise à l'échelle du réacteur est toujours basée sur le principe de mise à l'échelle empirique, et il existe encore des controverses, telles que la pertinence de la vitesse de pointe comme principe de mise à l'échelle. Ces facteurs augmentent sans aucun doute la difficulté et le risque de l'industrialisation future des médicaments à base d'anticorps.