決定的なスクリーニング設計を用いた初期細胞培養プロセス開発の効率向上バイオ医薬品業界におけるパイプラインの急速な拡大と、規制当局からの厳格化する要件により、細胞培養プロセス開発の初期段階において、より効率的で合理的な試験設計が求められています。近年のハイスループットバイオリアクターシステムと実験計画法（DOE）の進歩により、細胞培養プロセス開発部門は、両方の技術進歩を統合することで、こうした需要に応えることができます。本研究では、Ambr® 15バイオリアクターにおける主要なプロセスパラメータを網羅する、様々な形態の分割要因計画（FFD）と決定的スクリーニング計画（DSD）を比較し、初期の細胞培養プロセスをより深く理解し、最適化することを目指しました。その結果、DSDはFFDと比較して二次効果の検出においてより効果的かつ効率的であることが示されました。利用可能な様々なモデル開発戦略を比較した結果、修正赤池情報量基準（AICc）と組み合わせた二段階前進回帰、および自己検証アンサンブルモデル（SVEM）と組み合わせた最小絶対収縮および選択演算子（LASSO）回帰が、優れた予測能力を発揮することが明らかになりました。さらに、主要な実験計画法（DOE）の規則性の妥当性も評価しました。結論として、二次効果が存在する可能性がある場合、DSDは細胞培養プロセス開発の初期段階に適した実験設計である。DSDベースのデータセットに基づいて導出された統計モデルは、効果の遺伝などの規則性を緩和することで、抗体産生バイオプロセスの予測最適化に適用できる可能性がある。
