盡管此后許多類型的細(xì)菌都產(chǎn)生了耐藥性，但青霉素仍在廣泛使用，并且藥物繼續(xù)在全球醫(yī)療保健中發(fā)揮重要作用。然而，全球的預(yù)期壽命正在上升，如今人們面臨的風(fēng)險甚至比 20 年前還要大，因為他們受到各種其他嚴(yán)重疾病的影響。例如，治療不同類型癌癥的需求需要高度先進(jìn)的藥物和新的生產(chǎn)方法。

復(fù)雜蛋白藥物的最新生產(chǎn)技術(shù)是細(xì)胞培養(yǎng)藥物生產(chǎn)。從20世紀(jì)80年代在美國進(jìn)行的初步研究開始，它已遍及全球，最近又?jǐn)U展到亞洲。事實上，培養(yǎng)和收獲哺乳動物細(xì)胞以生產(chǎn)新藥已成為生命科學(xué)行業(yè)最激動人心的部分之一。

美國食品和藥物管理局的統(tǒng)計數(shù)據(jù)證明，微生物和藥物生產(chǎn)呈下降趨勢，基于細(xì)胞培養(yǎng)的藥物生產(chǎn)呈上升趨勢。在每年作為新藥申請 (NDAs) 提交的 100 種新藥中，約有 60 種依賴于基于細(xì)胞培養(yǎng)的生產(chǎn)，而只有 15 種是通過微生物發(fā)酵生產(chǎn)的（其余 25 種是通過傳統(tǒng)化學(xué)工藝生產(chǎn)的）。在 100 個 NDA 中，大約一半針對癌癥疾病。

從藥物生產(chǎn)的角度來看，細(xì)胞培養(yǎng)過程有巨大的好處。與微生物生產(chǎn)相比，哺乳動物細(xì)胞可以更直接、更結(jié)構(gòu)化地生產(chǎn)針對疾病的復(fù)雜蛋白質(zhì)，這對于基于單抗抗癌藥物具有重要意義。它們僅與癌細(xì)胞特異性抗原結(jié)合，并誘導(dǎo)針對靶癌細(xì)胞的免疫反應(yīng)。

細(xì)胞培養(yǎng)的生產(chǎn)過程基本上包括三個步驟：發(fā)酵、收獲和純化。發(fā)酵涉及哺乳動物細(xì)胞的生長。在細(xì)胞收獲階段，細(xì)胞與發(fā)酵液分離。然后純化來自收獲階段的液體或“濃縮物”，分離并收集所需的蛋白質(zhì)。哺乳動物細(xì)胞領(lǐng)域的研究始于 1980 年代，以創(chuàng)造先進(jìn)的藥物。

從一開始，阿法拉伐就與行業(yè)領(lǐng)導(dǎo)者合作開發(fā)大規(guī)模細(xì)胞培養(yǎng)發(fā)酵。在此過程中，很明顯細(xì)胞培養(yǎng)特性需要極其溫和的分離技術(shù)。離心機(jī)具有強(qiáng)大的連續(xù)分離能力，旋轉(zhuǎn)時可以達(dá)到非常高的 G 力，這有利于細(xì)胞收獲過程。然而，由于哺乳動物細(xì)胞脆弱且容易破裂，因此離心機(jī)的設(shè)計至關(guān)重要。如果在入口處產(chǎn)生剪切力，細(xì)胞就會被撕裂。分離變得非常困難，必須保持較低的流速。

“由于我們的 Culturefuge 離心機(jī)設(shè)計溫和，脆弱的細(xì)胞不會被撕裂，即使在高流速下也能實現(xiàn)完全分離，”阿法拉伐工藝分析與設(shè)計經(jīng)理 Tom Manelius 說。離心機(jī)內(nèi)最重要的一個位置是加速區(qū)，在這里發(fā)酵液在幾分之一秒內(nèi)加速。 “我們設(shè)計加速區(qū)的方式對于采集哺乳動物細(xì)胞的卓越性能至關(guān)重要，”Manelius 說。

乳酸脫氫酶 (LDH) 的水平是測量細(xì)胞培養(yǎng)過程中剪切的一種方法。 LDH 是一種從受損細(xì)胞中釋放出來的酶；濃度越大，破碎細(xì)胞的百分比越大。 Manelius 說，傳統(tǒng)微生物發(fā)酵中使用的入口設(shè)計可能會導(dǎo)致 LDH 增加 10-20%。 “在我們的 Culturefuge 中使用極其溫和的充滿液體的入口時，LDH 升高通常保持在 5% 以下，”他說。

根據(jù) Manelius 的說法，阿法拉伐 Culturefuge 產(chǎn)品系列的空心主軸設(shè)計允許在離心分離筒中實現(xiàn)最溫和的加速。這減少了細(xì)胞所受到的破壞性剪切力。“使用空心主軸還消除了氣液界面，因為進(jìn)料區(qū)完全充滿了旋轉(zhuǎn)液體，”他說。“與市場上的其他解決方案相比，這是獨一無二的。密封出口確保不與空氣或任何外部環(huán)境接觸。這樣就避免了起泡。”

不希望有的剪切力的另一個來源是進(jìn)料泵。對于阿法拉伐 Culturefuge 設(shè)計，這不是問題，因為它不使用進(jìn)料泵。相反，通過對發(fā)酵罐施加超壓，將發(fā)酵液送入收獲離心機(jī)。

Manelius 說，一項研究在比較兩臺碟片式離心機(jī)時發(fā)現(xiàn)了一個有趣的結(jié)果——一個帶有經(jīng)典的非填充加速區(qū)，另一個帶有空心主軸密封入口，用于輕輕加速進(jìn)料。研究小組發(fā)現(xiàn)，通過空心紡錘型離心機(jī)進(jìn)行處理時，相同的澄清性能的吞吐量增加了 2.5 倍。

抗癌

Avastin 由美國生物技術(shù)公司 Genentech 開發(fā)，是使用細(xì)胞培養(yǎng)技術(shù)生產(chǎn)的最新癌癥治療藥物之一。它是一種蛋白質(zhì)，通過抑制腫瘤血管的形成來減緩癌癥的發(fā)展。

Avastin由哺乳動物細(xì)胞制成。為了給Avastin的生產(chǎn)提供額外的生產(chǎn)能力，羅氏制藥生物技術(shù)生產(chǎn)公司在瑞士巴塞爾建造了 MAB 95大樓。它擁有 6 x 12.5 立方米的發(fā)酵能力和兩條下游加工線，用于生產(chǎn)最終產(chǎn)品的回收和加工步驟。

阿法拉伐已向大樓交付了用于生產(chǎn)這種創(chuàng)新抗癌藥物的設(shè)備。