Charakterisierung eines pDNA-Bioherstellungs-Fermentationsprozesses unter Verwendung endgültiger Screening-Designs und der JMP® 10-Software
Dogan Ornek, PhD, leitender Wissenschaftler, Lonza Biologics
Philip Ramsey, PhD, Professor, University of New Hampshire
Neuartige antivirale und krebsbekämpfende Impfstoffe auf Basis nackter Plasmid-DNA (pDNA) stehen kurz vor der FDA-Zulassung. Die langfristige Lebensfähigkeit dieser Impfstoffe hängt teilweise von der Entwicklung effizienter und robuster pDNA-Bioproduktionsprozesse ab. Traditionell wurde diese Art der Charakterisierung über ein zweistufiges Verfahren erreicht, bei dem eine Kombination aus Screening-Designs der Auflösung III oder IV und Reaktionsoberflächen-Designs (häufig Box-Behnken) zum Einsatz kam. Dieser zweistufige Prozess ist zeitaufwändig und kostspielig. Jones und Nachtscheim (2011) führten definitive Screening-Designs ein, eine neue Klasse effizienter experimenteller Designs, die ein Faktoren-Screening sowie die Schätzung quadratischer Effekte und bidirektionaler Wechselwirkungen innerhalb eines einzigen Experiments ermöglichen können. Die Designs werden in JMP 10 umgesetzt. In diesem Vortrag zeigen wir, wie die Verwendung eines einzigen definitiven Screening-Designs mit fünf Faktoren und 15 Durchläufen zur erfolgreichen Charakterisierung und Modellierung eines Fermentationsschritts eines pDNA-Bioherstellungsprozesses führte. Darüber hinaus wurde das definitive Screening-Design mit 15 Durchläufen im Vergleich zu einem 2^(5-1) fraktionierten faktoriellen Design mit 31 Durchläufen bewertet, das um axiale Punkte erweitert wurde, um quadratische Effekte zu berücksichtigen. Beide Designs wurden im selben Prozess mit denselben Faktoren verwendet. Die Charakterisierung des definitiven Screening-Designprozesses in 15 Durchläufen entsprach der viel größeren erweiterten fraktionellen Fakultät, einschließlich der Identifizierung von zwei wichtigen quadratischen Effekten. Der erfolgreiche Vergleich bestätigt die Verwendung definitiver Screening-Designs zur Charakterisierung von Bioproduktionsprozessen mit erheblichen Kosten- und Zeiteinsparungen. Der Vortrag behandelt Einzelheiten des Designvergleichs, der Modellauswahl und der Prozesscharakterisierung. Darüber hinaus wird ein kurzes Tutorial zur pDNA-Herstellung und zu Impfstoffen bereitgestellt.
