1. Produkt docelowy Rodzaj produktu docelowego określi strategię optymalizacji medium.
Dla szybkiego generowania liczby komórek kluczowe znaczenie ma szybkość wzrostu i żywotność komórek. Dlatego pożywka do hodowli komórkowej powinna wspierać maksymalny wzrost komórek i utrzymywać żywotność komórek przy rosnącej gęstości komórek. Do produkcji wirusa wymagana jest nie tylko duża gęstość komórek, ale także po zakażeniu w pożywce hodowlanej musi być wystarczająca ilość składników odżywczych, aby wesprzeć replikację wirusa, na przykład pożywka DMEM o wysokiej zawartości glukozy dla komórek Lenti-X 293T. Do produkcji rekombinowanego białka wymagana jest duża gęstość komórek. Jednakże składniki odżywcze potrzebne do wzrostu komórek mogą konkurować ze składnikami odżywczymi potrzebnymi do produkcji białka. Dlatego bardzo ważne jest dokładne określenie maksymalnej gęstości komórek, jaką może utrzymać dana pożywka hodowlana, aby osiągnąć pożądany poziom produktywności. Ponadto bardzo ważne jest, aby zmiany pożywki hodowlanej podczas procesu optymalizacji nie wpływały na jakość produktu.
2. Stosowane linie komórkowe Różne linie komórkowe mają różne wymagania żywieniowe ze względu na różnice metaboliczne, które determinują metodę optymalizacji pożywki hodowlanej.
Do najczęściej stosowanych linii komórkowych w przemyśle biotechnologicznym należą komórki CHO, komórki BHK{{{0}}, komórki hybrydomy, komórki szpiczaka i normalne diploidalne fibroblasty. Niektóre linie komórkowe mają specyficzne wymagania żywieniowe, np. komórki szpiczaka NS0, które wymagają cholesterolu. Normalne diploidalne fibroblasty wymagają czynników przyłączających, aby przyczepić się i rozszerzyć na powierzchni. Rosną w mniejszych gęstościach i dlatego nie wymagają wysokich stężeń składników odżywczych. Linie komórkowe hybrydomy są często w dużym stopniu zależne od glutaminy. Zwykle brakuje im stabilnego okresu po osiągnięciu szczytowej gęstości komórek, a następnie przeżywalność gwałtownie spada. Dlatego optymalizacja pożywki hodowlanej może utrzymać współczynnik przeżycia i zwiększyć wytwarzanie przeciwciał monoklonalnych.
3. Proces produkcyjny Tryb przebiegu procesu będzie miał wpływ nie tylko na wybór pożywki do hodowli komórkowej, ale także na metodę optymalizacji. Różne stosowane przepływy procesów obejmują.
1. W hodowli okresowej stosuje się pojedynczą pożywkę hodowlaną do utrzymania wzrostu i produkcji komórek. Dlatego pożywka hodowlana powinna być bogata w składniki odżywcze, ale mieścić się w fizjologicznych granicach komórek.
2. Hodowla okresowa z zasilaniem W procesie hodowli komórkowej stosuje się różne rodzaje pożywek hodowlanych, w zależności od różnych etapów procesu. Pożywkę wzrostową należy zaprojektować tak, aby zawierała niskie stężenia składników odżywczych, gdy gęstość komórek w momencie zaszczepienia jest niska, ale aby utrzymywała wysokie tempo wzrostu komórek podczas namnażania hodowli i wczesnych etapów produkcji. Kiedy kultura wchodzi na etap produkcji, dodaje się paszę o wysokim stężeniu.
3. Hodowla perfuzyjna Proces perfuzji wydłuża czas hodowli poprzez ciągłe dostarczanie komórkom świeżych składników odżywczych, jednocześnie usuwając odpady płynne i metabolity. W przeciwieństwie do tego, procesy hodowli okresowej i hodowli okresowej z zasilaniem nie mają tej zalety. Kluczowe zalety technologii perfuzyjnej obejmują zwartą konstrukcję procesu, elastyczność, zwiększoną produktywność, lepszą wydajność i stałą jakość produktu, ale istnieją również problemy związane z trudnością w zwiększaniu skali i wyższymi kosztami.