Qkine | 細胞農業のための高純度成長因子

Qkineは、高純度で動物由来成分を含まない成長因子、サイトカイン、および培養肉研究とバイオプロセス開発に使用される関連する生物活性タンパク質を製造しています。同社は、幹細胞の維持、拡大、および分化をサポートするために設計された食品グレードおよび組換えタンパク質を、牛、豚、シーフードの細胞システム全体で提供しています。すべての材料は、ISO 9001認証の下で英国で生産され、完全な文書化とトレーサビリティが保証されています。

Qkineのカタログには、種に適合したタンパク質、耐熱性因子のバリアント、およびキャリアタンパク質を含まない製剤が含まれており、血清フリーおよび化学的に定義された培地で一貫した性能を提供します。これらの製品は、培養肉生産者が変動を減らし、食品システムのコンプライアンス基準を満たすことを目指すためのR&D、スケールアップ最適化、および規制に準拠したワークフローをサポートします。

血清不使用メディアサプリメント：利点と欠点
血清ベースおよび血清フリーの培地にはそれぞれ長所と短所があります。血清ベースの培地は、しばしば胎児ウシ血清（FBS）を使用し、強力な細胞成長をサポートしますが、高い変動性、汚染リスク、倫理的懸念といった課題に直面します。血清フリーの培地は、初期費用が高いものの、一貫した性能を提供し、規制遵守が容易で、倫理的期待に合致します。主なポイント: 血清ベースの培地: 初期コストは低いですが、品質管理や精製から隠れた費用が発生します。変動性と汚染リスクがスケーリングと規制承認を複雑にします。血清フリーの培地: 初期費用は高いですが、失敗が少なく精製が容易なため、長期的な節約が可能です。定義された組成により一貫性が保証され、コンプライアンスが簡素化されます。クイック比較: 基準血清ベースのメディア無血清メディアコスト 1リットルあたりは低コスト、隠れたコストが高い初期費用は高いが、長期的には節約スケーラビリティパフォーマンスが変動し、サプライチェーンの課題一貫性があり、スケールしやすい生物学的成果成長は速いが結果が不安定最適化後の予測可能な結果規制汚染リスクのため複雑定義された成分で承認が容易倫理動物福祉の懸念を引き起こす動物由来ではなく、倫理的目標に合致初期段階のプロジェクトには、血清ベースの培地が実用的な出発点となることがあります。しかし、血清を含まないシステムは、生産が拡大するにつれて、商業的成功に必要な一貫性とコンプライアンスを提供するために不可欠になります。血清ベース vs 血清フリー培地: 完全比較チャート 1....
2025年12月17日
バイオリアクターにおける培地無菌性のベストプラクティス
バイオリアクターの無菌状態を維持することは、培養肉の生産において非常に重要です。汚染はバッチ全体を台無しにし、資源を浪費し、スケジュールを乱す可能性があります。この記事では、システム設計からリアルタイムモニタリングおよび汚染対応まで、汚染を防ぐための実践的な手順を概説します。主なポイントは以下の通りです: 汚染の原因: 原材料、機器設計の欠陥、人為的ミス、空気中の粒子。予防戦略: 無菌フィルター、ガンマ線照射された使い捨て部品、クローズドシステムの使用。滅菌方法: 多用途バイオリアクターには現場蒸気滅菌（SIP）、使い捨て部品にはガンマ線照射。モニタリングツール: 酸素とpHのインラインセンサー、アットライン光学密度テスト、微生物サンプリング。対応プロトコル: 迅速なテスト、根本原因分析、ダウンタイムを最小限に抑えるための是正措置。英国のチームがオペレーションを拡大する際、Cellbaseのようなプラットフォームは、無菌準備済みのコンポーネントの調達を簡素化し、厳しい無菌基準への準拠を確保します。強固な無菌対策への投資は、コストを削減し、一貫した生産品質を保証します。バイオリアクターの無菌性のための5段階の汚染防止フレームワーク汚染の主な原因原材料と水原材料はバイオリアクター内の汚染リスクにおいて大きな役割を果たします。成長培地の成分が適切に滅菌されていない場合、システムに微生物を導入する可能性があります。水システムもまた弱点です。バイオフィルムが水分配面に形成されると特に厄介で、ろ過に抵抗し、継続的に細菌を放出し、汚染が重大な問題になるまで気づかれないことがよくあります。[5]。汚染の影響は深刻で、収量を50〜100％削減し、細胞の成長を停止させ、培地、成長因子、労働に数千ポンドを浪費する可能性があります[3][5]。これらのリスクを軽減するために、0.45µmフィルターを使用した水の予備ろ過と、ガンマ線照射された使い捨てコンポーネントを選択することが効果的な対策です[3][5]。これに加えて、同様の問題を回避するためには、よく設計された機器が不可欠です。機器とシステムの設計バイオリアクターハードウェアの設計とメンテナンスは、汚染を防ぐ上で重要です。シール、ガスケット、バルブ、チューブ接合部などのコンポーネントは、残留物を閉じ込めて清掃が困難な場合、微生物の成長の温床になる可能性があります[3][6]。使い捨てシステムも免れません。セットアップ中の穴や不適切な接続により、コンポーネントが事前に滅菌されていても、汚染物質が侵入する可能性があります[3]. 多用途バイオリアクターはさらに大きな課題に直面しています。滅菌プロセスはしばしば不十分で、基本的な真空または重力滅菌サイクルではすべての空気を除去できず、システム全体で必要な121°Cに達することができません。これにより、微生物が生存できる「デッドレッグ」や影のある領域が残ります。バイオインジケーターテストでは、事前真空パルスがないと、温度センサーがそう示していても、滅菌が不完全であることが示されています[2][6][8]。バイオリアクターの内外をつなぐキャビティを持つコネクタは特に問題であり、汚染の直接的な経路を作り出すため、避けるべきです[4]。ハードウェア以外にも、人間の行動や環境条件が無菌状態の維持において重要な役割を果たします。人間および環境要因人為的ミスは汚染の主な原因です。不適切なガウンの着用、手指衛生の不備、またはバイオセーフティプロトコルの省略は、無菌環境に微生物を持ち込む可能性があります[3][5]。例えば、ケーススタディでは、無菌チューブを使用せずにプローブを不適切に挿入したことが、20–30%の汚染率を引き起こしたことが強調されています。同様に、非層流エリアでの手袋をしていない取り扱いが、培地内の細菌の過剰増殖を引き起こし、わずか24時間で培養肉の試験を完全に頓挫させました[3]。環境条件はこれらのリスクをさらに悪化させます。微生物は空気中の粒子に乗って、HEPAフィルターの不十分なフィルタリングやドアの開閉時に侵入し、露出した培地や機器に付着することがあります。クリーンルームがISO 7基準またはそれ以上を満たしていても、一時的なイベントにより汚染率が100回の操作のうち1回に急上昇することがあります[3][5]。ガス供給もまた、0.45µmフィルターを必要とし、非滅菌ガスが密閉されたシステムに汚染物質を持ち込むのを防ぎます[3]。これらの問題に対抗する最も実用的な方法の一つは、徹底した人材トレーニングです。業界データによると、効果的なトレーニングは人為的なエラーを80%削減でき、汚染管理において非常に費用対効果の高い戦略となります[3]。無菌バイオリアクターシステムの設計と検証衛生的なバイオリアクターデザインの原則よく考えられた設計は、バイオリアクターシステムにおける汚染リスクを最小限に抑える鍵です。電解研磨されたステンレス鋼を使用すること（表面粗さRa < 0。4 µm)...
2025年12月16日
無血清培地のスケールアップ：主なコスト要因
無血清培地のスケーリングは高価ですが、賢い戦略でコストを大幅に削減できます。主な費用は、FGF-2やTGF-βのような成長因子から来ており、これが培地コストの大部分を占めています。例えば、Essential 8のような配合では、これらが総価格の98%を占めています。産業規模では、これらのタンパク質の少量でもバッチごとに数千ポンドの費用がかかることがあります。主なポイントは以下の通りです: 成長因子がコストを押し上げる: これらのタンパク質は最も高価な培地成分です。大量購入が助けになる: 大量購入と粉末培地の使用でコストを最大77%削減できます。食品グレード vs 医薬品グレード: 食品グレードの成分は安価ですが、汚染のリスクがあります。プロセスの調整で節約: 培地の再利用や配合の最適化で廃棄物と費用を削減します。プラットフォームのようなCellbaseは、生産者とサプライヤーを結びつけ、大量取引と品質保証を可能にします。これらの戦略を組み合わせることで、血清不使用培地のコストは1リットルあたり£36–£59まで下がり、培養肉の生産がより実現可能になります。 Dr. Peter Stogios: 血清不使用培地のための低コスト成長因子血清不使用培地の主なコスト要因血清不使用培地は、培養肉生産における変動運用コストの半分以上を占める可能性があり、オペレーションの拡大における重要な課題となっています[1]。しかし、すべての成分がこれらのコストに等しく寄与するわけではありません。最も高価な成分を特定することは、ラボスケールから商業生産に移行するために重要です。コストの大部分は成長因子と組換えタンパク質から来ています。これらの生物活性分子、例えばFGF-2、TGF-β、インスリン、アルブミン、トランスフェリンは、微量で必要とされますが、高価です。一方で、塩類、アミノ酸、ビタミン、緩衝液などの基礎培地成分は比較的安価です。成分のグレード（医薬品グレード対食品グレード）もコストに影響を与えますが、組換えタンパク質は依然として最も高価な部分です。成長因子と組換えタンパク質 Good Food Instituteによると、無血清成長培地のコストは1リットルあたり約£317（約$400）で、通常のプロセスでは生産ごとに数千ポンド相当の培地が必要です[2]。特定の配合を見てみると、コストの分布が明らかになります。例えば、Essential 8では、FGF-2とTGF-βが総コストの約98%を占めています[1]。Beefy-9では、アルブミン、FGF-2、インスリンが約60%を占めています[1][3]. Beefy-9の配合を例にとると、FGF-2の基準濃度が40 ng/mLの場合、培地のコストは1リットルあたり£172（約$217）です。FGF-2の濃度を5...
2025年12月15日
培養肉の足場コスト削減
足場のコストは、培養肉を手頃な価格にするための最大の障害の一つです。現在、足場は生産コストの大部分を占めることが多く、培養肉は1キログラムあたり約50ポンドで販売されており、従来の牛肉の1キログラムあたり数ポンドと比べて高価です。この記事では、材料の選択、生産プロセス、より賢い調達方法に焦点を当てて、足場の費用を削減する方法を探ります。主なポイント: 高コスト: 足場は食用で食品安全であり、機械的に適している必要があるため、手頃な材料の選択肢が限られています。材料の革新: トウモロコシの殻やジャックフルーツの皮などの農業副産物は有望であり、生物医学グレードの足場の63ポンド/キログラムに比べて1ポンド/キログラム未満のコストです。効率的な生産: 簡略化された脱細胞化や最適化されたエレクトロスピニングなどの技術は、廃棄物とエネルギー使用を削減できます。調達プラットフォーム: Cellbaseのようなツールは、調達を効率化し、コスト効果の高い食品グレードの足場材料を提供します。より安価な材料に焦点を当て、製造方法を改善し、調達を集中化することで、企業は足場のコストを下げ、培養肉を従来の肉と価格の均衡に近づけることができます。 Dr. Glenn Gaudette: 培養肉の足場として脱細胞化したほうれん草を使用足場材料のコストを左右する要因足場コスト比較: 培養肉のための従来型材料と植物ベース材料材料の組成と生体適合性の要件培養肉のための足場を作成することは、材料コストに大きく影響を与える独自の課題を伴います。生物医学分野で使用される足場とは異なり、これらは三つの要件を満たす必要があります：食用可能であり、消費に安全であり、細胞の接着、成長、分化をサポートできること。さらに、無害な副産物に分解されなければなりません。この要求の組み合わせにより、他の産業で利用可能な幅広い材料と比較して、材料の選択肢が狭まります[1]. 食品グレードの純度とトレーサビリティへの強調は、さらに費用を増加させます。コラーゲンやゼラチンなどの動物由来の材料は、細胞接着に非常に効果的ですが、複雑な抽出と精製プロセス、厳しい規制要件のためにコストが高くなります。これらの材料はまた、病原体リスクを軽減するための厳格なトレーサビリティシステムを必要とし、品質保証コストをさらに押し上げます[5][11]。一方で、植物由来の代替品 - 穀物、藻類、または菌類からのタンパク質のような - は、特に農業や食品加工の副産物から調達される場合、より手頃な価格であることが多いです。しかし、これらの材料は、動物由来のオプションと同じ生物活性を達成するために、表面コーティングや機能化などの追加の処理が必要な場合があります。[3][6][11]. 培養肉の機械的特性の要件を満たすことは、さらに複雑さを増します。足場は、剛性、多孔性、制御された分解速度のような特定の特性を提供しなければなりません。ホールカット製品の場合、筋肉のような食感を再現する必要があり、細胞の配向を導くために異方性の繊維配列が必要な場合もあります。これらの技術基準を達成することは、多くの場合、複雑で高価な製造方法を伴います。その結果、より手頃で高度でない材料は、消費者が肉に期待する感覚的な品質を提供することができないことが多いです[1][6]。これらの厳しい材料要件は、選択肢の範囲を制限するだけでなく、以下で説明するように生産コストの増加にも寄与しています。足場の高い生産コスト...
2025年12月13日
バイオプロセスのトラブルシューティングのための予測モデリング
予測モデリングは、プロセスの問題をエスカレートする前に特定することで、培養肉の生産を変革しています。過去およびリアルタイムのデータを分析することにより、これらのモデルは、細胞成長、分化、成熟などの重要な段階で最適な条件を維持するのに役立ちます。このプロアクティブなアプローチは、失敗を減らし、収量を改善し、一貫した製品品質を保証します。主なポイント: 問題が発生しやすい段階: 栄養素の枯渇、酸素不足、せん断応力が一般的なリスクです。モデルタイプ: 機械論的、データ駆動型、ハイブリッドモデルがトラブルシューティングのためのカスタマイズされたソリューションを提供します。利点: 早期の失敗検出、正確な根本原因分析、継続的なプロセス最適化。データの必要性: オンラインセンサーやオフラインアッセイからの高品質で多様なデータセットが重要です。技術: PCA、PLS、デジタルツインのようなツールは、予測とプロセス制御を強化します。予測モデリングは、培養肉生産における課題に取り組むためのデータ駆動型ソリューションであり、改善された一貫性と運用効率を提供します。培養肉バイオプロセスのトラブルシューティングのための予測モデリングフレームワーク 200: バイオロジクスCMCにおける製品失敗から商業的成功への品質設計の習得予測モデリングのためのデータ要件正確な予測モデルの作成は、バイオプロセス中に収集されたデータの質と範囲にかかっています。詳細なデータセットがなければ、モデルが失敗を予測したり、パフォーマンスを向上させることは不可能です。バイオリアクター内の物理的条件と細胞の生物学的挙動の両方を捉えることが不可欠です。この基盤は、データを準備し、モデリング技術を効果的に適用するために重要です。培養肉のバイオプロセスにおけるデータソース予測モデルは、主に2つのデータソースに依存しています：オンラインセンサーとオフラインアッセイ。オンラインセンサーは、pH、溶存酸素（DO）、温度、圧力などのリアルタイムパラメータを継続的に監視します。Sartorius ambrシステムのような高度なプラットフォームでは、ラマン分光法を使用して、グルコースレベル、生細胞密度、代謝物を追跡することもあります[2][3]。これらのセンサーは、バイオリアクター内で発生する微細な変化を捉える高頻度データを提供します。一方、オフラインアッセイは、特定の間隔で正確な測定を提供します。HPLCやELISAのような技術は、代謝物濃度（e.g、乳酸やアンモニア）、細胞生存率、製品の力価を評価するために使用されます。これらは手動のサンプリングと実験室での作業を必要としますが、オンラインセンサーが常に達成できるとは限らない精度のレベルを提供します[2][3]。メタデータ、例えばフィード戦略や設定値は、センサーデータの解釈を助けます。例えば、ラマン分光データとフィーディングプロファイルを組み合わせることで、多変量モデルが最終濃度のような重要な品質属性を予測することができます。これにより、モデル予測制御システムがバイオプロセスパラメータをリアルタイムで調整することが可能になります[2][3]。このようなアプローチは、モデルのトラブルシューティングとパフォーマンスの最適化能力を向上させます。データが収集されたら、信頼性のある予測を行うために慎重に処理する必要があります。データ前処理技術生のバイオリアクターデータは、予測モデリングで使用する準備が整っていることはほとんどありません。いくつかの前処理ステップが必要です: 正規化は、変数が比較可能な範囲にスケーリングされることを保証します。例えば、セル密度のようなパラメータ（しばしば大きな値を持つ）が、pHのような小規模な変数を圧倒するのを防ぎます。このステップは、部分最小二乗法（PLS）などのアルゴリズムにとって特に重要です[3]. 外れ値検出は、センサーのノイズ、サンプリングエラー、一時的な障害によって引き起こされる異常を特定し、除去します。統計的な閾値やPLSベースの方法が一般的に使用され、これらの外れ値を除外し、予測を歪めるのを防ぎます[3]. 補完は、欠損データポイントを埋めます。回帰による補完（IBR）のような手法は、パラメータ間の相関関係を利用して、例えばグルコースと乳酸レベルの間のギャップを推定します。DOデータが欠落している場合、モデルはpHとグルコースの関係に基づいて予測を行い、リアルタイム予測のためのデータセットの信頼性を維持します[3]. 時間整合は、自然に一致しない可能性のあるデータストリームを同期させます。例えば、連続的なpH測定値は、特定の間隔で行われる代謝物アッセイの結果と整合させる必要があります。動的時間伸縮や線形補間のような方法が、適切な整合を確保するために使用されます[3]....
2025年12月12日
コスト分析：バイオリアクター培養用細胞株のスケールアップ
培養肉生産のための細胞株のスケーリングは、適切なバイオリアクターシステムの選択にかかっています。撹拌槽、波動、固定床バイオリアクターの間で、資本投資、運用費用、スケーラビリティの違いにより、コストは大きく異なります。以下が知っておくべきことです: 撹拌槽バイオリアクター: 懸濁細胞株を用いた大規模生産に最適です。高い初期費用（£20,000から数十万ポンド）ですが、スケーラビリティが実証されています（最大25,000リットル）。連続灌流法により、1グラムあたりのコストを45%削減できます。波動バイオリアクター: 手頃な開始点（撹拌槽システムより初期費用が50–66%低い）。小規模から中規模に理想的ですが、1,000リットルを超えると制限があります。消耗品コスト（e.g., 使い捨てバッグが1つ£500–£5,000）により、長期的な費用が増加します。固定床バイオリアクター: 接着細胞に適しており、スケールでの1回分のコストが最も低い（800リットルで1回分あたり£6,800）。初期投資は高いが、下流処理コストを削減するのに効率的です。クイック比較バイオリアクタータイプ資本コスト単位あたりのコストスケーラビリティ最適用途制限事項撹拌槽 £20,000+ £122/g 最大25,000リットル大規模な懸濁細胞高い初期および運用コストウェーブ £13,000–£330,000 £67–£153/g 最大1,000リットルパイロットスケール、柔軟なセットアップ高い消耗品コスト、限られたスケール固定床高い前払いコスト £6,800/投与量...
2025年12月10日
スキャフォールド生体適合性：試験プロトコル
足場の生体適合性は、培養肉の生産において重要です。足場は、細胞の接着、成長、分化をサポートしながら、安全に食べられるものでなければなりません。無害な副産物に分解し、食べられない残留物を残さないようにする必要があります。規制基準は、ISO 10993医療機器プロトコルと英国/EUの食品安全法の両方に準拠することを要求しています。知っておくべきことは次のとおりです: 主要な試験分野: 細胞毒性: 材料は70%以上の細胞生存率を示さなければなりません (ISO 10993-5)。分解性: 足場は安全に食用成分に分解されなければなりません。機械的特性: 剛性、孔隙率、耐久性は細胞成長に不可欠です。材料カテゴリ: 天然ポリマー (e.g., アルギン酸、ソイプロテイン): 食品としての使用が確立されているため、規制承認が容易です。合成ポリマー: 新規食品規制の下で詳細な安全データが必要です。脱細胞化ECM: 動物由来の足場は、アレルゲンや病原体の徹底的なテストが必要です。規制の焦点: 足場はISO 10993基準を満たし、新規食品評価と一致し、人間の消費に対する安全性を確保する必要があります。テストには、細胞毒性、アレルゲン性、分解生成物の分析が含まれます。実用的な応用: 開発者は、生体適合性データを機械的および構造的指標と統合して足場の性能を最適化するべきです。Cellbaseのようなプラットフォームは、検証済みの足場を生産ニーズに合わせるのに役立ちます。この記事は、培養肉生産における足場のテストプロトコル、規制要件、材料オプションに関する詳細なガイドを提供します。足場の生体適合性に関する規制基準適用される試験基準規制基準は、培養肉生産に使用される足場の安全性と生体適合性を確保するための明確な試験プロトコルを確立しています。これらの足場は、ISO 10993医療機器基準と食品安全規制の両方に準拠しなければなりません[6][3][4]。この二重の要件は、足場がバイオマテリアルとして細胞の成長をサポートするだけでなく、最終製品の一部として消費する際にも安全である必要があるために生じます。 ISO...
2025年12月9日
培養肉バイオリアクター用センサーの選定
培養肉を生産する際、正確なバイオリアクターの条件を維持することが重要です。センサーは、温度（37°C）、pH（6.8–7.4）、溶存酸素（30–60%）、CO₂（<10%）、グルコース、バイオマス、代謝物などの重要なパラメータを監視し、細胞の健康と製品の品質を確保します。センサーの性能が悪いと、バッチの無駄、テクスチャの不一致、収量の低下につながる可能性があります。知っておくべきことは次のとおりです: 温度とpHセンサー: 抵抗温度検出器（RTD）とガラスまたはISFET pHセンサーは、厳密な許容範囲を維持するために信頼性があります。溶存ガス: 酸素とCO₂の光学センサーは使い捨てシステムでうまく機能し、電気化学センサーは耐久性がありますが、メンテナンスが必要です。栄養素とバイオマス: 酵素バイオセンサーや分光法は、グルコース、乳酸、アンモニアを追跡します。容量センサーは、リアルタイムで生細胞密度を測定します。バイオリアクターの互換性: 撹拌タンク、波動システム、灌流セットアップは、スケール、無菌性、モニタリングのニーズに基づいたカスタマイズされたセンサーソリューションを必要とします。重要なポイント: 精度、滅菌互換性、バイオリアクターの種類に基づいてセンサーを選択してください。Cellbaseのようなプラットフォームは、培養肉産業向けにキュレーションされたオプションを提供することで、調達を簡素化します。センサーは培養肉に関連するコストを削減できますか？培養肉バイオリアクターで監視すべき重要なパラメーター培養肉の生産において、7つの重要な変数がバイオプロセスにおいて重要な役割を果たします: 温度、酸素、二酸化炭素、pH、グルコース、バイオマス、代謝物 [4]。これらの各要素は、細胞の健康、成長、最終製品の品質に直接影響を与えます。自動化システムは、逸脱に対応するように設計されており、細胞培養の理想的な環境を維持するためにリアルタイムで条件を調整します。温度とpHから始めて、詳細を掘り下げてみましょう。温度とpH 温度とpHは細胞培養の基盤であり、酵素活性、膜の安定性、細胞周期の進行に直接影響を与えます。培養肉に使用されるほとんどの哺乳類細胞、例えばウシ、ブタ、鳥類の細胞株では、温度は通常37°C前後に維持され、±0.1–0.3°Cの厳密な許容範囲があります [4][5]。この範囲を外れるわずかな変動でも、細胞の生存率や成長率に深刻な影響を与える可能性があります。 pHもまた重要な要因であり、一般的に6.8から7.4の間で制御されます [4][5]。医薬品グレードのプロセスでは、pHの許容範囲はさらに狭く、±0.05–0.1 ユニットで、長期間にわたって最適な細胞の生存率と生産性を確保します[2][4][5]。このような精密な制御を維持することは、高密度培養において特に重要です。 pHは孤立したパラメータではなく、他の変数と相互作用します。例えば、溶解したCO₂は炭酸を形成し、pHを低下させ、乳酸の蓄積もpHを低下させます。逆に、アンモニアの蓄積はpHを上昇させます[4][5]。これらの変動を管理するために、戦略としては、最適化されたエアレーションによるCO₂の除去、重炭酸ナトリウムのような塩基の添加、乳酸とアンモニアの形成を最小限に抑えるための調整された給餌プロトコルを組み合わせることがよくあります[4][5]。温度はガスの溶解度に影響を与えるため、問題をさらに複雑にします。例えば、高温は酸素の溶解度を低下させ、37°Cでの溶存酸素の制御をより困難にします。これは、正確なセンサーの配置の重要性を強調しています[4]. 溶存酸素と二酸化炭素溶存酸素（DO）は、細胞の代謝と好気性呼吸に不可欠です。ほとんどの動物細胞培養は、DOを空気飽和の30–60%に維持しますが、正確な範囲は細胞株に依存し、プロセス開発中に微調整されます[4][5]。20%未満のレベルは低酸素症を引き起こし、成長を停止させる可能性があり、100%に近いレベルは酸化ストレスを引き起こす可能性があります[4][5]。溶存CO₂（dCO₂）レベルは通常、ガス相で5–10%以下に保たれ、細胞内の酸性化を防ぎます[4]。バイオリアクターの設計は、DOとdCO₂の管理において重要な役割を果たします。例えば、撹拌タンク型リアクターは、波動システムと比較して、より良い酸素移動とガス混合を提供し、大規模での厳密な制御を可能にします。一方、波動バイオリアクターは、高充填量でのCO₂の蓄積に関する課題に直面することがよくあります[3][6]。高細胞密度で動作するパーフュージョンバイオリアクターは、高い酸素消費とCO₂生成のため、綿密な制御が求められます。複数のガス入口、マイクロバブルスパージング、または膜エアレーションなどの技術が一般的に使用されます[3][4][5]。DOは通常、3つのセンサータイプのいずれかを使用して監視されます：電気化学式、光学式、または常磁性式[5]。電気化学センサーはコスト効率が高いですが、酸素を消費し、時間とともにドリフトする可能性があります。酸素感受性色素に依存する光学センサーは酸素を消費せず、使い捨てバイオリアクターに適しており、長期間にわたってより安定しています[2][5]。 CO₂の監視オプションには、セヴェリンガウス型電気化学センサー、光学dCO₂センサー、またはオフガス分析やpH相関のような間接的な方法があります[4][5]。光学dCO₂センサーは使い捨てバイオリアクターと互換性があり、インライン操作を可能にしますが、より高価で動作範囲が狭い傾向があります[4][5]。栄養素レベルとバイオマスグルコース、乳酸、アンモニアなどの栄養素プロファイルは、細胞の成長やストレスレベルに関する貴重な洞察を提供します。これらの指標を監視することで、細胞が成長段階にあるのか、栄養素の制限を受けているのか、ストレス下にあるのかを判断し、給餌や培地交換などの適時の調整を可能にします[4][5]。これらの分析物は、インライン、アットライン、オフラインの方法で追跡でき、高度なシステムでは赤外分光法を使用して複数の変数を同時に監視します[4]。...
2025年12月8日