CHOLife+: Experimentelle Multiskalenanalyse und Simulation von 'lifelines' in Bioreaktoren um deren Einfluss auf die Kultivierung von Chinese Hamster Ovary (CHO) Zellen zu untersuchen

• Antragsteller: Professor Dr.-Ing. Michael Schlüter; Professor Dr.-Ing. Ralf Takors
• Fachliche Zuordnung: Bioverfahrenstechnik
• Förderung: Förderung seit 2019
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 427899833

CHOLife+ führt die erfolgreiche Kooperation der ersten Förderphase zwischen den Arbeitsgruppen an den Instituten für Mehrphasenströmung (IMS) und Bioverfahrenstechnik (IBVT) weiter, um die entwickelten neuartigen Technologien auf eine höhere Stufe der Reife und in die Anwendung zu bringen. Die Thematik des scale-up/scale down, welche eine der beiden Säulen der aktuellen Ausschreibung ist, steht nach wie vor im Mittelpunkt und wird beispielhaft anhand der IgG-1 Antikörperproduktion Chinesischer Hamsterzellen (CHO) bearbeitet.Durch den einmaligen Zugang zu einem 12.000 L Bioreaktor am IMS konnten essenzielle Fragen der at-line Partikelverfolgung erfolgreich bearbeitet werden, was zu der erstmaligen Erstellung entsprechender Daten führte. Diese erlauben den wertvollen Vergleich zwischen hydrodynamischer Simulation und Labormessungen. Darauf aufbauend konnte das überarbeitete Konzept eines einzelnen, Mehrfach-Kompartiment Bioreaktors (SMCB) für Säugerzellprozesse entwickelt werden.CHOLife+ führt dieses Konzept inhaltlich durch intensivierte Forschung zur Partikelnachverfolgung und der hydrodynamischen Modellierung im 12.000 L Maßstab weiter. Die Forschungsarbeiten am IMS und IBVT sind intrinsisch miteinander durch die Ermittlung von Kompartiment-spezifischen Mischzeiten τi und der dazugehörigen Volumina Vi verwoben. Letztere werden im großen Maßstab am IMS ermittelt. Sie dienen als Design-Vorgabe für die Arbeiten am IBVT. Die so erstellten SMCBs werden dort eingesetzt, um Kultivierungsstudien mit CHO Zellen durchzuführen. Dadurch werden Daten zur Dokumentation der zellulären Antwort auf den scale-up Stress erhoben, die für die Identifizierung zellulärer Modelle verwendet werden. Darauf aufbauend wird die zelluläre Antwort im SMCB und auch im großvolumigen Bioreaktor durch uni-direktionale Kopplung an lifelines vorhergesagt.

• DFG-Verfahren: Schwerpunktprogramme
• Teilprojekt zu: SPP 2170: Neuartige Produktionsverfahren durch skalenübergreifende Analyse, Modellierung und Gestaltung von Zell-Zell- und Zell-Bioreaktor-Interaktionen (InterZell)
• Mitverantwortlich: Dr.-Ing. Marko Hoffmann