La rapida espansione delle pipeline nel settore biofarmaceutico e i requisiti sempre più stringenti delle agenzie regolatorie richiedono un design di studio più efficiente e razionale nello sviluppo iniziale del processo di coltura cellulare. I recenti sviluppi nei sistemi di bioreattori ad alta produttività e nella progettazione degli esperimenti (DOE) consentono al settore dello sviluppo dei processi di coltura cellulare di soddisfare tale domanda integrando entrambi i progressi tecnologici. In questo studio, abbiamo confrontato diverse forme di design fattoriale frazionario (FFD) e design di screening definitivo (DSD) che coprono parametri di processo chiave nei bioreattori Ambr® 15 per comprendere meglio il processo iniziale di coltura cellulare e quindi ottimizzarlo. I risultati hanno mostrato che il DSD era più efficace ed efficiente nel rilevare effetti quadratici rispetto agli FFD. Il confronto tra le diverse strategie di sviluppo di modelli disponibili ha rivelato che la regressione forward a due stadi combinata con il criterio di informazione di Akaike corretto (AICc) e la regressione del minimo operatore di restringimento e selezione assoluto (LASSO) combinata con modelli ensemble autovalidati (SVEM) offrivano una capacità predittiva superiore. Inoltre, è stata valutata la validità delle principali regolarità del DoE. In conclusione, il DSD è un disegno sperimentale idoneo per lo sviluppo di processi di coltura cellulare in fase iniziale, qualora esistano effetti quadratici. Modelli statistici derivati da dataset basati sul DSD potrebbero essere applicati per l'ottimizzazione predittiva del bioprocesso di produzione di anticorpi, mentre regolarità come l'ereditarietà degli effetti potrebbero essere attenuate.
