Monitoring of Metal Elements in CHO Cell Culture Supernatant Using ICPMS-203

Význam tématu

Monitoring stopových kovových prvků v kultivačním médiu a supernatantu CHO buněk je klíčový pro udržení konzistentní kvality biofarmaceutických produktů.
Metalické ionty ovlivňují buněčný metabolismus, růst buněk i glykosylaci produktů, což přímo ovlivňuje účinnost a bezpečnost protilátek.

Cíle a přehled studie

Cílem studie bylo demonstrovat možnost rychlé a citlivé simultánní analýzy kovových prvků v CHO kultivačním supernatantu pomocí ICPMS-2030 po jednoduché diluci.
Studie porovnala dvě klonované buněčné linie CHO během šesti dnů kultivace s ohledem na koncentrace devíti kovových prvků.

Použitá metodika a instrumentace

Vzorky kultivačního média a supernatantu z dnů 1, 3 a 6 byly naředěny 20× v 1 % HNO3.
Následovala analýza devíti prvků: Co, Cu, Fe, Mg, Mn, Mo, Ni, Se a Zn.

• Kalibrace: standardní roztoky v 1 % HNO3, rozsahy: Co 0–100 μg/l, Cu 0–5 μg/l, Fe 0–1000 μg/l, Mg 0–5000 μg/l, Mn 0–2 μg/l, Mo 0–1 μg/l, Ni 0–1 μg/l, Se 0–2 μg/l, Zn 0–200 μg/l.
• Vnitřní standardy: Ga, In, Sc a Y automaticky přidávané z kitu.
• Instrument: ICPMS-2030 s následujícími parametry:
  
  • RF výkon 1,2 kW
  • Plazmový plyn 9,0 l/min, pomocný 1,1 l/min, nosný 0,7 l/min
  • Nebulizér 07 UES, pumpa 20 ot./min
  • Cyklónová komora, mini-míchačka s He buněčnou fází

Hlavní výsledky a diskuse

Spike recovery test vykázal LOQ v rozmezí 0,2–10 μg/l a recovery mezi 90–120 %, což potvrzuje nízké maticové interferenční účinky.
Šestiměsíční monitoring odhalil významné (>1,5×) změny koncentrací Mn, Mo a Ni v průběhu kultivace.
Koncentrace Co, Cu, Fe, Mg, Se a Zn zůstávají relativně stabilní mezi liniemi A a B.

Přínosy a praktické využití metody

Klinický a průmyslový význam:

• Jednoduchá příprava vzorku – pouze ředění
• Rychlá simultánní analýza více prvků
• Vysoká citlivost a reprodukovatelnost měření
• Využití v QA/QC biotechnologických procesů
• Podpora optimalizace kultivačních podmínek CHO buněk

Budoucí trendy a možnosti využití

• Integrace ICP-MS s LC pro komplexní multi-analytické platformy
• Online monitoring procesní analytické technologie (PAT) ve výrobě
• Automatizace přípravy vzorků a miniaturizace aparatur
• Vyvíjení metod pro sledování dalších stopových kovů a kontaminantů

Závěr

Studie prokázala, že ICPMS-2030 umožňuje rychlé, citlivé a robustní sledování kovových prvků v CHO kultivačním médiu a supernatantu po jednoduché diluci.
Tato metodika může významně zefektivnit kontrolu kvality a optimalizaci biofarmaceutických procesů.

Reference

1. Graham R.J. et al., Consequences of trace metal variability and supplementation on CHO cell culture performance: A review of key mechanism and considerations, Biotechnology and Bioengineering, 2019.
2. Prabhu P. et al., Zinc supplementation decreases galactosylation of recombinant IgG in CHO cells, Applied Microbiology and Biotechnology, 2018.
3. Application News A634, Direct Analysis of Metallic Elements in Cell Culture Medium by Atomic Absorption Spectrophotometry (AAS), Shimadzu.
4. Application News A651, Monitoring of Metal Elements in Cell Culture Supernatant using Atomic Absorption Spectrophotometer, Shimadzu.
5. Application News 01-0372, Analysis of Metal Elements in Culture Medium Using ICPMS-2030, Shimadzu.