世界初の培養肉B2Bマーケットプレイス: 発表を読む

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How to Qualify Cultivated Meat Staff for GMP Standards

GMP基準に適合する培養肉スタッフの資格要件

培養肉のスタッフがGMP基準を満たすことは、製品の安全性、規制の遵守、スムーズな生産にとって不可欠です。 このプロセスには、ターゲットを絞ったトレーニング、能力評価、徹底した文書化が必要です。以下はその始め方です: 基礎トレーニング: スタッフにGMPの原則、衛生プロトコル、無菌技術、汚染防止を教えます。 役割別トレーニング: バイオリアクターの操作や品質管理など、異なる職務に合わせたプログラムを作成します。 能力評価: 筆記テストや実技評価を使用して知識とスキルを確認します。 文書化: 詳細なトレーニングログと監査対応の記録を維持し、規制の遵守を確保します。 継続的なトレーニング: 定期的な再資格取得と規制変更に関するトレーニングの更新をスケジュールします。 トラッキングシステム: 資格および再資格取得の期限を監視するためのデジタルツールを実装します。 構造化されたプログラムと適切な監督により、汚染や細胞株の不安定性などのリスクを最小限に抑え、規則 (EC) 853/2004. を含む規制要件を満たすことができます。 GMP基準に適合する培養肉スタッフを資格付けするための5ステッププロセス GMPとは？ | 食品業界における適正製造基準 | SafetyCulture ステップ1: GMPトレーニングプログラムを設計する 構造化されたトレーニングプログラムの作成は、すべてのスタッフが役割に関係なく理解しなければならないGMPの基本原則から始まります。 GMPSOP, 初期トレーニングには、基本的な規制、健康と衛生の実践、文書化プロセス、GMPコンプライアンスを支えるコアバリューが含まれるべきです[5]. 培養肉施設の場合、この基盤には、スターターマテリアルの調達から製造、試験、保管、流通に至るまで、無菌技術と汚染防止も組み込まれている必要があります[3]....

  • Raw Material Qualification for GMP Cultivated Meat

    GMP培養肉の原材料適格性

    GMP（適正製造基準）に基づいて培養肉を生産するには、安全性、一貫性、規制の遵守を確保するために、原材料および補助材料を厳密に管理する必要があります。以下はその概要です： 主要な入力：スターター細胞、培養媒体（e.g., 成長因子、基礎媒体）、および足場（e.g., 食用材料、マイクロキャリア）。補助材料には、チューブや洗浄剤のような使い捨て部品が含まれます。 リスク：汚染（生物学的、化学的、物理的）は大きな懸念事項であり、バッチ失敗率は11.2%から19.5%の範囲です。 規制：培養肉はEU/UKの動物由来製品（POAO）および新規食品規制の対象であり、HACCP原則の遵守が求められます。 課題：食品GMPとバイオ医薬品GMP基準の整合、サプライヤーのコンプライアンスの確保、食品グレード材料への移行によるコスト管理。 ソリューション: HACCPの実施、バイオセーフティリスク評価、サプライヤー監査、トレーサビリティシステム、汚染物質のテスト。Cellbaseのようなプラットフォームは、培養肉生産に合わせた材料の調達を簡素化します。 英国の160万ポンドの規制サンドボックスプログラム（2025–2027）は、この新興産業における安全性と品質のガイドラインを洗練することを目的としています。 原材料の資格認定における規制上の課題 培養肉生産のための食品GMPとバイオファーマGMP基準 食品およびバイオファーマGMP基準の理解 培養肉生産は、バイオファーマプロセス制御と食品安全要件の交差点に位置しています。この重なりは、どちらか一方のセクターの従来のGMP基準だけでは不十分な、独自の規制上の課題を生み出します。バイオファーマGMPは患者の安全を重視し、注射剤の偶発的なエージェントに対する厳格な試験を行いますが、食品GMPは消費者の安全を優先し、サルモネラ菌や 大腸菌のような病原体からのリスクを管理するためにHACCP原則に依存しています [2]。培養肉の生産は、バイオファーマの厳格な管理と食品加工の衛生基準を組み合わせたアプローチを必要とします。 この課題は、しばしばバイオファーマGMPに根ざしており、食品グレードのニーズに容易に適応できないサプライヤー基準によってさらに複雑化します[5]。Cultigen Groupの創設者であるデイビッド・ベルは、この変化を次のように説明しています: "薬品開発ではなく食品生産のために細胞培養ワークフローを構築する場合、要求は食品グレードの認証と商業用に最適化されたコスト構造にシフトします" [5]。 この不一致は、材料費から分析証明書に記載される文書のレベルに至るまで、すべてに影響を及ぼします。これを乗り越えるためには、企業は生産プロセスを両方の基準に合わせるための明確な枠組みが必要です。 規制マッピングフレームワークの構築 原材料が食品およびバイオ医薬品のGMP基準を満たすことを保証するために、企業は培養肉生産に特化した規制マッピングフレームワークを作成する必要があります[2]。この新興セクターに特化した具体的なガイドラインがないため、企業は既存の食品安全規制とバイオ医薬品プロトコルの間のギャップを埋める内部基準を開発することを余儀なくされています。例えば、英国のFSAとFSSは、細胞培養製品を動物由来製品（POAO）として分類し、規則（EC）853/2004の下に置いています[2]。この分類は出発点を提供しますが、培養肉のすべてのユニークな側面に対処するものではありません。 実用的なアプローチは、細胞の調達から収穫までの生産ワークフロー全体を文書化し、培地、成長因子、足場などのすべての材料入力と各段階での潜在的な危険を特定することから始まります [2]。企業はその後、HACCP原則をGCCPやQbDのようなバイオファーマの方法論と組み合わせて適用することができます[4][7]。 2025年2月から2027年2月まで実施される160万ポンドの規制サンドボックスプログラムは、BlueNalu、Mosa Meat、Roslin Technologiesのような企業が規制当局と協力し、将来のガイドラインに影響を与える機会を提供します [2][6]。ロサリオ・ロメロとエミリン・クイルはFSAリサーチとエビデンスから強調しています: 「コーデックスとHACCPの原則は、このセクターのための具体的なガイドラインと品質管理計画を構築するための堅実な基盤を提供し、臨床/バイオ医薬品業界からの学びを新しい食品の要件に適応させることができます」[4]。...

  • Energy Efficiency in Bioreactor Scale-Up Processes

    バイオリアクターのスケールアップ工程におけるエネルギー効率

    培養肉生産のためのバイオリアクターのスケールアップ - 小型（1–5 L）から大型（1,000+ L）システムへの移行 - はエネルギーの課題をもたらします。より大きな容量は、混合、酸素移動、熱制御のためにより多くの電力を必要としますが、効率も向上します。例えば、5 m³から100 m³に移行することで、特定のエネルギー使用量を最大88%削減できます。しかし、大型システムでの混合が遅いと、酸素と栄養の不均衡が生じ、細胞の成長に影響を与える可能性があります。自動制御システムや「フラッディングポイント」操作のような戦略は、エネルギー使用をバランスさせ、細胞の生存率を維持するのに役立ちます。知っておくべきことは次の通りです: 小型バイオリアクター: リットルあたりのエネルギーが高く、混合が速く、熱の除去が容易ですが、大規模生産には理想的ではありません。 大型バイオリアクター: リットルあたりのエネルギーが低く、混合が遅く、熱とガスの管理がより複雑ですが、商業生産には適しています。 エネルギー効率は規模が大きくなるにつれて向上しますが、細胞の品質を維持するためには、高度な自動化と攪拌、通気、温度の正確な制御が必要です。 発酵プロセスの設計とスケールアップ：上流処理 (USP) sbb-itb-ffee2701. 小規模バイオリアクター (1–5 L) 実験室規模のバイオリアクターは、産業用のものとは非常に異なるエネルギー条件で動作します。この小規模では、プロセスの性能は一般的に輸送現象よりも細胞動態により影響を受けます [2]。高い表面積対体積比により熱除去が簡単になりますが、攪拌パラメータを大規模システムに直接スケールアップすることはできません。この動的な特性により、この段階では攪拌がエネルギー消費の主な要因となることがよくあります。 小規模システムでは、エネルギー使用は主に攪拌と混合によって決定されます。同じ体積当たりの電力入力（P/V）を達成するために、大型のバイオリアクターと比較して、小型のものはインペラの直径が小さいため、より高いインペラ速度が必要です[2][9]。哺乳類細胞培養 - 培養肉生産の鍵 - では、P/Vが20–40 W/m³が通常最適です。この範囲は、細胞の成長をサポートしながら、細胞の凝集を最小限に抑えます[5]. エアレーションはさらに複雑さを増します。体積質量移動係数（kLa）は、酸素が細胞にどれだけ効率的に到達するかを測定します。しかし、kLaを改善するために攪拌を増やすと、流体力学的せん断応力も増加する可能性があります。レンチウイルス生産のようなせん断に敏感なプロセスでは、機能的なウイルスタイターを最大25%減少させる可能性があるため、マイクロスパージャーよりもオープンパイプスパージャーが好まれることがよくあります[5]。洪水点に近い運転は、攪拌を低くし、曝気を高めることで、酸素移動のニーズを満たしながらエネルギー使用をバランスさせるのに役立ちます[1]。 これらのバイオリアクターの熱管理は通常、ジャケットや内部コイルなどの水冷システムによって過剰な熱を放散することで行われます。機械的攪拌の各ワットは、効率的に除去されなければならない熱を生成します。さらに、微生物の代謝活動は、消費される酸素1グラムあたり約14.7...

  • pH and Temperature Control: Impact on Cell Growth

    pHおよび温度管理：細胞成長への影響

    哺乳類細胞の成長には、特に培養肉の生産において、pHと 温度を正確に維持することが重要です。細胞は増殖（増殖）し、筋繊維に発達する（分化）ために制御された環境を必要とします。ここでの重要なポイントは次のとおりです: 最適条件: pHは7.2–7.4の間に保たれ、温度は37°Cである必要があります。わずかな偏差（e.g., pHが0.3単位低下するなど）は成長を遅らせ、生産性を低下させる可能性があります。 なぜ重要か: 細胞は不均衡を修正するために余分なエネルギーを消費し、それが成長効率に影響を与えます。高密度培養は特に乳酸の蓄積によるpH低下に陥りやすいです。 スケールでの課題: 大型バイオリアクターは、pHの急上昇やCO₂の蓄積など、不均一な条件に直面し、正確な制御が難しくなります。 ソリューション: 自動化システムと信頼性の高いセンサーを備えた先進的なバイオリアクターは、安定性を維持し、細胞の成長と一貫性を向上させます。 ラボで細胞を育てる場合でも、生産のためにスケールアップする場合でも、pHと温度を安定させることは成功のために不可欠です。 バイオリアクター内のセンサー pHと温度が細胞成長に与える影響 バイオリアクター設計におけるpHと温度の役割は、理論的な重要性を超えて、細胞の代謝と成長に直接影響を与えます。このセクションでは、これら2つの要因が細胞の行動と生産性をどのように形作るかを探ります。 pHが細胞代謝と生存率に与える影響 pHレベルが最適範囲から逸脱すると、細胞はバランスを維持するためにより多くの労力を要します。例えば、Na⁺/H⁺アンチポーターのようなメカニズムを活性化し、成長に使われるはずのエネルギーを消費します。[3]。このエネルギーの再配分は、遺伝子活動に大きな変化をもたらす可能性があります。ある研究では、培地のpHを6.7に下げると、わずか24時間以内に2,000以上の遺伝子がその発現レベルを変化させました[3]. pHと代謝の相互作用は悪循環を生み出す可能性があります。高い解糖活性は乳酸を生成し、培地のpHを下げます。一部の高密度培養では、最大90%のグルコースが乳酸に変換され [2]、急速な酸性化を引き起こします。この酸性化は最終的にさらなる乳酸生成を停止させますが、細胞成長が著しく減少するという代償を伴います[5]. 酸性およびアルカリ性の極端な条件は有害です。pH 7.1未満の酸性条件が成長を妨げることは広く知られていますが、アルカリ性条件 - pH 7.7から9の範囲。0 - は、増殖を遅らせ、製品の収量を減少させることもあります [2][4]。ほとんどの哺乳類細胞にとって、重要な下限pHは6.6から6.8の間です。この範囲を超えると、細胞はアポトーシスやネクローシスのリスクが高まります[5]。 これらのpHによる代謝の混乱は、温度が細胞の挙動にさらに影響を与える役割を果たす舞台を設定します。 細胞増殖と分化に対する温度の影響 温度は代謝活動とガスの溶解度において重要な役割を果たします。ほとんどの培養において37°Cが標準ですが、わずかな偏差でも成長やタンパク質生産に影響を与える可能性があります[3][5]。2017年にウィーン工科大学で行われた研究がこの効果を示しました。研究者たちは、pHの不均一性をシミュレートするために10–12...

  • Analytical Methods for Live-Cell Monitoring in Bioreactors

    バイオリアクターにおける生細胞モニタリングの分析手法

    バイオリアクター内の生細胞のモニタリングは、培養肉の生産において重要です。 スケーリングには、細胞の健康と成長をリアルタイムで追跡するための正確なツールが必要です。この記事では、キャパシタンスセンサー、ラマン分光法、蛍光を含む主要な方法をレビューし、産業用途におけるそれらの強みと限界を強調します。 重要な洞察: キャパシタンスセンサー: 生存細胞密度を継続的に測定します。接着細胞に効果的ですが、細胞サイズの変化に敏感です。 ラマン分光法: グルコースや乳酸のような代謝物を追跡します。水性環境に理想的ですが、複雑なキャリブレーションが必要です。 蛍光: NADH/NADPH信号を介して代謝活動をモニターします。迅速ですが、培地の背景信号に影響されます。 課題: トリパンブルーのような従来のテストは破壊的で遅いです。高い細胞密度と複雑な培地は光学的方法に干渉します。 センサーの汚れとキャリブレーションの必要性が効率を制限します。 適切な方法を選択するには、プロセスの要件、バイオリアクターの規模、および無菌性のニーズに依存します。大規模な操作では、複数の技術を組み合わせることで最良の結果が得られることがよくあります。 生細胞密度のための静電容量ベースのセンサー 誘電分光法の仕組み 静電容量センサー、または高周波インピーダンスセンサーとしても知られるこれらのセンサーは、生きた細胞を小さな球状のコンデンサーとして扱います。細胞の懸濁液に電場を加えると、培地中のイオンと細胞質内のイオンが動き始めます。最終的に非導電性の細胞膜に遭遇し、分極 - 膜を横切る電荷の分離を引き起こします [5][6]。ここに鍵があります：膜が無傷の細胞のみが分極できます。膜が無傷でない死んだ細胞はイオンを捕捉できず、したがってキャパシタンス信号に寄与しません[5][7]。Aber Instruments Ltd.の営業・マーケティングディレクターであるJohn Carvellはこれをよく説明しています： "高周波（RF）インピーダンス...は、哺乳類細胞培養における生細胞濃度を監視するための最も堅牢で信頼性の高い方法と一般的に見なされています。" [5] 誘電分光法は、さまざまな周波数にわたる細胞懸濁液の誘電特性（または誘電率）を測定することによってこれを構築します。このプロセスは、電場周波数が上昇するにつれて細胞の分極能力がどのように低下するかを示すβ分散曲線を生成します[6]。単一周波数の読み取りは、しばしば細胞の数だけでなく、生存可能なバイオボリューム - 生きている細胞が占める総体積 - を反映します。大きな細胞は小さな細胞よりも自然に信号に多く寄与します [5][6]....

  • How to Implement Process Analytical Technology (PAT)

    プロセス分析技術（PAT）の導入方法

    プロセス分析技術（PAT）は、製造プロセスにリアルタイムの品質監視を統合し、一貫性を向上させ、廃棄物を削減します。特に、pH、酸素、栄養素などの要因を正確に制御することが重要な培養肉の生産において有用です。PATは、インラインセンサー、ケモメトリックス、自動化システムを組み合わせて、製品の品質を確保しながら規制基準を満たします。 PATを実装するための重要なステップ: 重要なプロセスパラメータ（CPP）の特定: 温度、溶存酸素、pH、グルコースなどの要因に焦点を当てます。 監視ツールの選択: リアルタイムデータのためにインラインセンサー（ e.g、ラマン分光法）を使用します。 PATシステムの統合: センサーをバイオリアクターに接続して自動フィードバック制御を行います。 予測モデルの開発: データ分析を使用してプロセスを最適化します。 コンプライアンスの確保: GMP、ISO 17025、その他の規制ガイドラインに従う。 Cellbaseのようなプラットフォームは、培養肉生産のための機器調達を簡素化し、業界のニーズに合わせたツールを提供します。PATを採用することで、効率を向上させ、コストを削減し、高い製品基準を維持できます。 培養肉生産におけるPAT導入のための5ステッププロセス バイオプロセス専門家パネルディスカッション I - PAT導入 重要プロセスパラメータ（CPP）の特定 培養肉生産の成功を確実にするためには、細胞の生存率、バイオマス収量、製品品質に影響を与える重要プロセスパラメータ（CPP）を特定することが不可欠です。これを誤管理すると、全生産が危険にさらされる可能性があります。 監視すべき主要パラメータ 温度は重要な要素です。哺乳類の細胞は約37°Cで最適に成長し、魚類や昆虫の細胞は最適な代謝活動を維持するために、より低温の環境を必要とします[2] . 溶存酸素 (DO)は、好気性代謝にとってもう一つの重要な要素です。生産が拡大するにつれて、十分な酸素移動を確保することがより困難になります[2] 。酸素が不足すると、細胞は嫌気性代謝に切り替わり、乳酸の蓄積を引き起こし、成長を妨げる可能性があります。 pHレベルは、培養の代謝状態を示す指標です。変動があると、酵素活性が妨げられ、細胞の健康が損なわれ、製品の特性、例えば食感や保水性に影響を与える可能性があります[2] [3]。二酸化炭素...

  • Top 5 Sensors for Cold Chain Monitoring

    コールドチェーン監視用トップ5センサー

    輸送中の正確な温度と湿度の維持は、培養肉にとって非常に重要です。小さな変動でも出荷品を台無しにし、廃棄につながる可能性があります。高度なIoTセンサーは、リアルタイムの監視を提供し、FSMAや EN12830のような厳しい規制に準拠しながら製品の完全性を確保します。以下は、コールドチェーンを保護するために設計された5つのトップセンサーです： Monnit ワイヤレス温度センサー ：高精度（±0.5°Cから±1°C）、長いバッテリー寿命（最大12年）、温度違反の即時アラートを提供します。価格は£144.00からです。 Monnit ワイヤレス湿度センサー：0–100% RHを追跡し、600mのワイヤレス範囲と10年のバッテリー寿命を持ちます。湿気による損傷を防ぐのに理想的です。 SpotSee ColdChain Complete ：温度が限界を超えると色が変わる使い捨ての視覚インジケーター。コスト効率が高く、バッテリー不要です。 Sensitech 温度センサー : TempTale® デバイスを通じてリアルタイムのデータとアラートを提供し、コンプライアンスを確保し、腐敗のリスクを軽減します。 Controlant IoTセンサー : 4G/5GとLoRaWANを使用して、継続的な監視と即時アラートを提供し、輸送中の安全な状態を確保します。 これらのセンサーは、廃棄物を削減し、品質を保護し、規制基準を満たすのに役立ちます。それぞれがコールドチェーン物流の課題に合わせた独自の利点を提供します。 トップ5 コールドチェーンモニタリングセンサー比較チャート Monnitのコールドチェーン用リモートモニタリングソリューション 1.Monnit ワイヤレス温度センサー Monnit ALTA ワイヤレス温度センサーは、2024年のIoTプロダクト・オブ・ザ・イヤー賞を受賞しました[7]...

  • Real-Time Media Analysis with Automated Sampling Systems

    自動サンプリングシステムによるリアルタイムメディア分析

    自動化サンプリングシステムは、特に培養肉の生産において、バイオプロセスの監視方法を変革しています。これらのシステムは、栄養素レベル、代謝物、細胞の健康状態などの重要な要素に関する頻繁で正確かつリアルタイムのデータを提供し、手動サンプリングでは実現できないものです。手動では1日1回のところを、2～3時間ごとに実行することで、代謝の変化をより明確に把握し、コストのかかる生産エラーを防ぐのに役立ちます。 主なポイントは以下の通りです: 効率性: サンプリング、分析、洗浄サイクルは15分以内で完了します。 無菌性: システムは370時間以上無菌状態を維持し、汚染リスクを低減します。 正確性: グルコース測定の偏差はわずか1.1%で、アミノ酸分析はほぼリアルタイムの洞察を提供します。 労働節約: 手動介入を最小限に抑え、スタッフが他の作業に専念できるようにします。 アプリケーション: 培養肉生産における一貫性とスケーラビリティを向上させます。 これらのシステムは、HPLCやラマン分光法のような高度なツールとシームレスに統合され、正確な栄養素のモニタリングとリアルタイムのプロセス調整を可能にします。その結果、品質管理の向上、変動の削減、より効率的な生産ワークフローをサポートします。 手動 vs 自動サンプリングシステム: バイオプロセスにおける性能比較 自動サンプリング技術に関する研究 研究方法とアプローチ 自動サンプリング技術の最近の進歩により、培養肉生産におけるその応用が大幅に洗練されました。これらの研究は、プロセス全体での無菌性を維持しながら、分析ツールと自動サンプリングシステムの統合に焦点を当てています。研究者は通常、HPLCや キャピラリー電気泳動のような確立された方法と自動サンプラーを組み合わせて、インラインセンサーでは正確に測定するのが難しい複雑な代謝物を監視します。 2020年5月、ウィーン工科大学のチームは、 Numeraシステムを Securecell AGによって調査し、CHOフィードバッチ培養中にLucullus PIMSソフトウェアを利用しました。彼らは18種類のアミノ酸とIgG製品レベルを監視し、連続運転 370時間の間、無菌状態を維持しました [2]。細胞密度が増加するにつれて、「プッシュアウトタイム」などのシステム設定の調整が重要になりました[2]。 同様に、2017年8月、ロザンヌ・M。Guijtは タスマニア大学で、ジュルカット細胞の5つの並行懸濁培養を監視するために...

  • Scaling Bioreactors: Shear Stress Modelling Techniques

    バイオリアクターのスケーリング：せん断応力モデリング技術

    培養肉生産のためのバイオリアクターのスケーリングは複雑であり、特にスケールアップ中に哺乳類細胞を損傷する可能性のある機械的力であるせん断応力の管理が重要です。微生物細胞とは異なり、哺乳類細胞は壊れやすく、乱流やエアレーションの力に敏感です。せん断応力が3 Paを超えると、細胞が破裂し、細胞の生存率と生産性が低下します。 これらの課題に対処するために、エンジニアは計算流体力学 (CFD)と スケールダウンモデルに依存して、フルスケール生産前にせん断応力を予測し管理します。CFDはバイオリアクター内の流れのパターン、せん断ゾーン、および混合効率を分析し、スケールダウンモデルはこれらの予測を実験的に検証し、スケールアップ中のリスクを最小限に抑えます。 主なポイント: せん断応力の限界: 哺乳類細胞は3 Paまで耐えられます。これを超えると細胞が損傷します。 CFDツール: ラージ・エディ・シミュレーション（LES）やラティス・ボルツマン・シミュレーション（LB-LES）などの高度な手法により、流れと乱流の正確なモデリングが可能になります。 スケールダウンモデル: これらは、大規模なバイオリアクターの条件を小規模なセットアップで再現し、CFD予測を検証します。 設計上の考慮事項: 低せん断のためにピッチドブレードインペラーを使用します。 コルモゴロフ渦長を20μm以上に維持して、細胞の損傷を防ぎます。 インペラーチップ速度を1.5 m/s以下に保ちます。 CFDの洞察を実験的な検証と組み合わせることで、チームは培養肉生産のためのバイオリアクター設計を最適化し、細胞の生存と効率的なスケーリングを確保できます。CFDコンパス | バイオリアクターCFDのベストプラクティス 計算流体力学（CFD）を使用してせん断応力をモデル化する 培養肉生産における異なるバイオリアクタータイプのためのCFDアプローチと主要パラメータ CFDシミュレーションは、エンジニアにバイオリアクター内の流体力学とせん断力を物理的に構築する前にマッピングするツールを提供します。生産規模での試行錯誤の方法に頼る代わりに、CFDは特定の容器の部分での高せん断ゾーン、乱流渦、細胞の生存率などの重要な要因を予測するのに役立ちます。これは、バイオリアクターの規模が最終的に200,000リットルに達する可能性がある培養肉生産において特に重要です - これは従来のバイオ医薬品容器よりもはるかに大きいです[8]。これらの予測的洞察は、スケールダウン実験を導き、機器の選択に影響を与えます。計算技術の進化は著しいものがあります。k-εのようなレイノルズ平均ナビエ・ストークス（RANS）モデルは業界で広く使用されていますが、ラージ・エディ・シミュレーション（LES）やGPUを活用したラティス・ボルツマンシミュレーション（LB-LES）のような先進的な手法が限界を押し広げています。プラハ化学技術大学のミロスラフ・スース教授によれば、GPUベースのLB-LESは「一般的に使用される有限体積法ソルバーよりも100倍から1,000倍速くモデルを解くことができる」とのことです[2]。この速度の利点により、エンジニアは細胞に損傷を与える渦を検出するために必要な精度で大規模な容器をシミュレートすることができます。 CFDの能力の実用的な例として、Regeneron Ireland DACとThermo Fisher...

  • Top 7 Decontamination Tools for Cultivated Meat

    培養肉のためのトップ7除染ツール

    培養肉の生産において、汚染は大きな障害であり、バッチの失敗率は11.2%に達し、大規模な運用では19.5%に上昇しています。これにより、成長培地（生産コストの50%以上）などのリソースが無駄になり、スケジュールが乱れます。効果的な除染はこれらのリスクを最小限に抑えるための鍵です。培養肉施設での無菌状態を維持するために使用される主要なツールの概要は以下の通りです: 工業用洗剤および脱脂剤: 脂肪やタンパク質などの有機残留物を除去し、事前消毒のための清掃に不可欠です。 食品用消毒剤: 清掃後の微生物負荷を減少させ、細菌やバイオフィルムを対象とします。 定置洗浄（CIP）システム: バイオリアクターや配管の内部洗浄を分解せずに自動化します。 UV除染ランプ: 化学薬品を使用せずにUV-C光で表面や空気を消毒します。html 過酸化水素蒸気発生器: 部屋や機器の徹底的で非接触の滅菌を提供します。 ステンレススチール消毒ワードローブ: ツール、PPE、小型機器を制御された環境で消毒します。 自動センサークリーニングステーション: バイオリアクタープローブを清潔で機能的に保ち、正確なモニタリングを維持します。 各ツールは、表面の清掃から機器の滅菌、バイオセーフティ基準の維持まで、特定の汚染課題に対応します。これらの方法を組み合わせることで、より安全で効率的な生産を実現し、コストのかかる失敗を減らします。以下では、各ツールの動作と培養肉生産における実用的な応用について詳しく説明します。 培養肉生産のための7つの除染ツールの比較 1. 工業用洗剤と脱脂剤 工業用洗剤と脱脂剤は、培養肉生産施設の清潔さを維持する上で重要な役割を果たします。これらの強力な洗浄剤は、製造中に表面や機器に蓄積する脂肪、タンパク質、細胞の破片などの有機残留物を物理的に除去するように設計されています。この重要な洗浄ステップを省略すると、消毒の努力が損なわれる可能性があり、残留する有機物が消毒剤から細菌を保護することがあります。 初期の洗浄後、特定の用途が全体的な除染プロセスを改善するために使用されます。 主な用途 pH範囲が10.5〜11.5（少なくとも200 ppmの活性アルカリ性と200 ppmの塩素を含む）のアルカリ性洗剤は、有機汚れを分解するのに非常に効果的です。一方、酸性化合物は、機器の隙間に詰まった鉱物堆積物を除去するために使用されます[7]。垂直面には、高発泡性の塩素系クリーナーが好まれます。通常15分の接触時間が確保され、徹底的な清掃が可能です[6]. 除染方法 清掃は温水(<48.9°C)で表面をすすぐことから始まり、バイオフィルムを破壊するために手動で擦ります。定置洗浄(CIP)システムには、ポンプのキャビテーションなどの問題を避けるために低発泡性の苛性クリーナーが推奨されます[5][8]。洗剤を適用した後は、飲料水で完全にすすぐことが不可欠です。このステップは非常に重要です。なぜなら、ほとんどの洗剤はアルカリ性であり、多くの消毒剤は酸性であるため、残留洗剤が消毒剤を中和し、効果を失わせる可能性があるからです[8]. 培養肉設備との互換性 材料の互換性も重要な考慮事項です。塩素系製品は、バイオリアクターのシールやチューブに見られるゴムやシリコン部品に早期の摩耗や損傷を引き起こす可能性があります[7]。バイオリアクターフィルター、ヒュームフード、316グレードのステンレス鋼タンクのような繊細な機器には、敏感な表面を損なうことなく硬化したグリースを除去するために、特殊な脱脂剤が使用されます[4]。泡立たないアルカリ性脱脂剤は、工業用スクラバーマシンを使用して床や壁などの広いエリアを徹底的に清掃するのにも理想的です[4]。 利点と制限...

  • Spectroscopy Methods for Growth Media Analysis

    培地分析のための分光法

    分光法は、培養肉生産における培地の監視を迅速かつ正確に行う方法を提供します。グルコースやグルタミンなどの栄養素をリアルタイムで追跡することで、細胞の成長を最適化し、品質を維持するのに役立ちます。特に注目すべき2つの方法があります： NIR分光法: 780–2,500 nmの範囲で動作し、グルコースや乳酸のような栄養素や代謝物を追跡するのに理想的です。コスト効率が高く、バイオリアクターと容易に統合できますが、水の信号による干渉を受ける可能性があります。 ラマン分光法: 非弾性光散乱を使用して非常に特異的な分子データを提供します。水が支配的な環境でうまく機能し、乳酸やグルコースのような代謝物に対して精度を提供しますが、コストが高くなります。 両方の方法は、栄養素の供給と汚染検出のための自動化システムをサポートし、効率を向上させ、手動サンプリングのリスクを軽減します。プラットフォームCellbaseは、培養肉プロセスとの互換性を確保しながら、機器の選択を簡素化します。 成長媒体分析のためのNIR分光法 NIR分光法の仕組み 近赤外（NIR）分光法は780 nmから2,500 nmの波長範囲で動作し、基本的な分子振動の倍音と組み合わせバンドの検出に焦点を当てています[7]。これにより、グルコース、アミノ酸、タンパク質などの分子によく見られるC-H、O-H、N-Hのような結合を特定するのに特に効果的です。 このプロセスは、成長媒体を通してNIR光を照射し、異なる波長でどれだけの光が吸収されるかを測定することを含みます。各分子は、媒体の組成に関する洞察を提供するユニークなスペクトルパターン、または「フィンガープリント」を生成します。ただし、スペクトルバンドがしばしば重なるため、部分最小二乗回帰のような高度なケモメトリックス技術が、正確な定量データを抽出するために必要です [1]. NIR分光法の際立った利点の一つは、非侵襲的であることです。プローブは標準的なイングルドポートを使用してバイオリアクターに直接統合でき、滅菌サイクル（SIP/CIP）に耐えるように設計されており、産業衛生基準に適合しています [10]。プロセスを中断せずに測定できるこの能力は、成長媒体のモニタリングにおいてNIRを貴重なツールにしています。 成長媒体モニタリングにおけるNIRの応用 NIR分光法は、グルコース、グルタミン、アミノ酸、乳酸、アンモニア、総細胞数（TCC）などの重要な栄養素や代謝物を追跡するために広く使用されています [6][8]。リアルタイムデータを提供することで、生産者は栄養素の枯渇を早期に検出し、細胞の生存率への影響を防ぐことができ、また、有害な副産物が蓄積する前に特定することができます。 NIRの実用的な利点は、研究によって実証されています。例えば、ある調査では、撹拌タンクバイオリアクターでのオンラインモニタリングにNIRを使用し、グルコースで1.54 mM、乳酸で0.83 mM [8]の予測誤差を達成しました。細胞がマイクロキャリア上で成長する培養肉プロセスでは、ビーズによる光散乱効果のため、システム固有のキャリブレーションが重要です。サノフィ・パスツールでの研究では、 Cytodex 1マイクロキャリア上で成長するVero細胞のモニタリングにNIRを成功裏に適用し、グルコースで 0.36 g/l、乳酸で0.29 g/l [9]の予測精度を達成しました。これらの発見は、異なるシステムに対するカスタマイズされたキャリブレーションの重要性を強調しています。 "NIR分光法（NIRS）は、分析された溶液中に存在するすべての成分の「シグネチャー」を代表するスペクトルを提供する、現場でのPATツールとして有望な代替手段です。"...

  • Economic Modelling for Serum-Free Media Production

    無血清培地製造の経済モデリング

    無血清培地 (SFM) は、倫理的懸念や規制要求に対応するために、FBSのような動物由来の血清を置き換える、培養肉生産において重要です。しかし、その高コスト - 生産費用の50%以上を占めることが多い - は商業的な実現可能性への大きな障壁です。以下は知っておくべきことです: 主要コスト要因: FGF-2やTGF-βのような成長因子がSFMコストを支配し、いくつかの配合では98%に寄与しています。アルブミンのような組換えタンパク質も重要です。 コスト削減戦略: 食品グレードの材料を使用することで、医薬品グレードの投入物よりも最大82%安くなります。 廃棄物を削減し効率を向上させるために、培地リサイクル技術を採用します。 分子農業や細胞株の遺伝子工学など、コスト効率の良い成長因子生産方法を開発します。 スケーリングの影響: 大型バイオリアクター (e.g.、260,000 L エアリフトリアクター) はコストを50%以上削減できます。パイロットスケールの革新により、SFMコストは1リットルあたり£0.06まで低下しました。 課題: 高い汚染リスク、組換えタンパク質の供給制限、安定した低コストの成長因子の必要性。 SFMコストの削減は、競争力のある価格で培養肉を生産するために不可欠です。連続製造や食品グレードの代替品などの現在の進歩により、業界はこの目標に近づいています。 Dr.ピーター・ストジオス: 無血清培地用の低コスト成長因子 無血清培地のコスト内訳 無血清培地のコスト内訳: 成長因子対基礎成分 主なコスト成分 無血清培地に関しては、成長因子と組換えタンパク質がコスト構造を支配しており、しばしば総費用の95%以上を占めます。例えば、Essential 8培地では、2つの特定の成長因子がほぼすべてのコストを占めています。Beefy-9培地では、アルブミン、FGF-2、インスリンが総コストの約60%を占めています[2]。...

  • Sterility Testing Methods for Bioreactors

    バイオリアクターの無菌試験方法

    無菌試験は培養肉の生産において重要であり、わずかな汚染でも高価なバッチの失敗につながる可能性があります。このプロセスは、有害な微生物がバイオリアクターの運転を妨げないようにし、製品の品質と財務の健全性を保護します。汚染率は平均11.2%で、大規模生産では19.5%に上昇しており、生産者は無菌環境を維持する上で大きな課題に直面しています。 主なポイントは以下の通りです: 主な汚染源: 人員、原材料、バイオリアクターの運転は、微生物の一般的な侵入経路です。 試験方法: 大容量には膜ろ過、小容量には直接接種、製造中の生菌数試験が広く使用されています。 リアルタイムモニタリング: 溶存酸素センサーや排ガス分析などのツールは、微生物活動の早期検出を可能にします。 新興技術: AI駆動のモニタリング、コールドプラズマ滅菌、そして自動化されたイメージングシステムは、より迅速で正確な汚染管理を提供します。 培養肉の生産者にとって、従来の無菌試験と先進的なモニタリングソリューションを組み合わせることは、リスクを軽減し生産効率を向上させるために不可欠です。 Rocker Discover - 無菌試験の実施方法 sbb-itb-ffee270バイオリアクターシステムにおける汚染源 バイオリアクターシステムでのバッチ失敗を防ぐためには、汚染がどこから発生するかを特定することが重要です。汚染物質は通常、微生物、粒子状物質、エンドトキシンの3つの主要なカテゴリーに分類されます。各タイプは培養肉生産において独自の課題を提示するため、特定の予防戦略を開発することが不可欠です。人員は汚染の主な原因です。皮膚の剥離、不適切なガウンの着用、または不十分な手指衛生を通じて汚染物質を持ち込むことがよくあります[4][7]。厳格なプロトコルがあっても、単純な動きが気流を乱し、汚染物質が蓄積する乱流や停滞した領域を引き起こす可能性があります[4][9]。U.S。食品医薬品局は、リスクを強調し、「無菌組立の前または最中に滅菌された薬剤、成分、容器、または閉鎖部を手動または機械的に操作することは、汚染のリスクを伴うため、慎重な管理が必要です」と述べています[4]。 環境要因も重要な役割を果たします。たとえば、10～15パスカルの正圧を維持できないと、未ろ過の空気が無菌ゾーンに侵入する可能性があります[3][4]。さらに、粒子保持率が99.97%未満に低下するHEPAフィルターの非効率性や、圧縮ガスフィルターの損傷などの問題は、迅速に無菌性を損なう可能性があります[4]。 原材料および細胞株の汚染 バイオリアクターシステムに入る原材料は、主要な汚染リスクです。未確認の成分、培養基成分、および細胞株（専門のB2Bマーケットプレイスを通じて入手可能）は、日和見病原体を持ち込む可能性があります[2]。細胞培養培地の栄養豊富な環境は特に汚染に対して脆弱であり、微生物バイオプロセスと比較して培養肉プロセスをより脆弱にします[8]。オートクレーブ処理ができない熱感受性の成分は特にリスクが高く、ろ過のような代替の滅菌方法が必要です[1] [8]。さらに、接種プロセス自体にも固有のリスクがあります。膜をアルコールで消毒したり、開放炎の近くで手順を実行したりしても、細胞株導入中の汚染を完全に防ぐ保証はありません[8]。これらのリスクは、システムに導入される前に原材料を徹底的に検証することの重要性を強調しています。 バイオリアクターの運用リスク バイオリアクター内の日常業務は、多くの汚染の機会を提供します。手動サンプリングは特にリスクが高いです。アクセスポイントが増えるたびに、汚染物質を導入する可能性が高まります[1]。シールの損傷、Oリングの破損、または未滅菌の閉鎖などの問題は、リスクをさらに高めます[4][8]。さらに、適切な除染を行わずに低分類エリアから高分類ゾーンに材料を移すことも、もう一つの重大な脆弱性です[7]。 厳格な環境管理の維持は交渉の余地がありません。クリーンルームエリア間の圧力差は継続的に監視され、異常な変化があれば直ちに調査されるべきです[4]。クラス100（ISO 5）の重要エリアでは、0.5μm以上の粒子数は作業中に1立方メートルあたり3,520粒子未満でなければなりません[4]。さらに、エアロゾル化された消毒剤や70%イソプロピルアルコールをエアサンプラーの近くで使用すると、粒子の測定値が増加する可能性があり、ガスフィルターに凝縮水がたまると詰まりを引き起こしたり、微生物の成長を促進したりすることがあります[4][7]。 これらの運用リスクは、バイオリアクターのプロセスを保護するために厳格な無菌試験方法を実施することの重要性を強調しています。 バイオリアクターの無菌試験方法 バイオリアクターの無菌試験方法の比較 バイオリアクターに適した無菌試験を選択するには、バイオリアクターのサイズ、生産段階とスケーリングの課題、およびサンプルの組成（特に阻害剤が存在する場合）が重要です。ほとんどの産業用途では、メンブレンフィルトレーションが一般的な方法です[3] 。一方、PCRのような分子技術は、特定の汚染物質の迅速な検出を提供します。以下では、培養肉生産に特化した方法を探り、大規模および小規模サンプルテストの両方のユニークな課題に対処します。...

  • How to Measure Scaffold Degradation in Bioreactors

    バイオリアクターでの足場材の分解測定方法

    足場の分解は、培養肉の生産における重要な要素です。組織の成長と一致する必要があります。速すぎると細胞が支持を失い、遅すぎると組織の発達が妨げられます。バイオリアクター、特に動的フローを伴うものは、静的なセットアップと比較して分解を加速し、酸性の副産物を放出し、足場の構造を変化させます。正確な測定は、生産のスケーリングにおける一貫性と品質を保証します。 重要な洞察: 材料選択: PCL（遅い分解）やPLGA（速い分解）のようなブレンドはカスタマイズを可能にします。 バイオリアクターのセットアップ: 動的フロー（e.g., 4 mL/min）は生理学的条件を模倣しますが、加水分解を加速します。 測定方法: 重量減少（重量分析）。 構造変化（SEMイメージング）。 分子量追跡（GPC）。 透過性のためのリアルタイムpHモニタリングとサイクリックボルタンメトリー。 技術を組み合わせることで、劣化の詳細な理解が得られ、信頼性の高い培養肉生産のための足場設計とバイオリアクター条件の最適化に役立ちます。 足場の準備とバイオリアクターのセットアップ 正確な劣化測定を達成するには、正確な基準条件を確立し、バイオリアクターを適切に構成することが重要です。不十分な準備は、不均一な湿度レベルや滅菌エラーなどの問題を引き起こし、劣化結果を歪める可能性があります。これらの初期段階は信頼性のある分析の基盤です。 足場材料の選択 適切な足場材料の選択は重要であり、劣化速度は組織形成の速度と一致する必要があります。バイオマテリアルの研究によれば、「理想的な体内劣化速度は、組織形成の速度と同じかやや遅いかもしれません」[3]。培養肉の場合、細胞が細胞外マトリックスを発達させるのに十分な期間構造を保持し、最終的には組織の成熟を可能にするために分解する材料を使用することを意味します。 ポリマーをブレンドすることで、これらの特性を微調整することができます。例えば、ポリ(ε‑カプロラクトン) (PCL)は耐久性と遅い分解で知られており、一方で ポリ(D,L‑乳酸‑コ‑グリコール酸) (PLGA)はより速く分解しますが、構造的なサポートは少ないです [1]。2022年3月、サラゴサ大学の研究者たちは、PCLとPLGAの50:50の混合物から直径7 mm、高さ2 mmの円筒形の足場を3Dプリントで作成しました。これらの足場をカスタマイズされた灌流バイオリアクターで流量4 mL/minでテストしたところ、動的流れの条件が静的な設定と比較して4週間の期間で加水分解を大幅に加速することが観察されました [1]。合成ポリエステルのPLGAのような疎水性足場は、水の浸透を防ぎ、培養媒体が内部の孔にアクセスするのを制限する可能性があります。これに対処するために、疎水性足場をエタノールで予備湿潤し、完全なバッファー浸透を確保します[3]。さらに、PLGAの組成、特に乳酸とグリコール酸の比率は、その分解速度に直接影響を与え、グリコール酸の含有量が高いほど分解が速くなります[1]。 材料特性 ポリ(ε‑カプロラクトン) (PCL)...