Recently, expanded clinical trials using retrovirus-mediated gene therapy require a large volumes of high retroviral vector titers. One approach to achieve high titers of retroviral vector is through the knowledge of the kinetics of retroviral vector production and inactivation in various culture conditions. Effect of serum concentration and temperature on retroviral vector production from producer cells were investigated. Viral vector production at 10% serum concentration was about 10-fold higher than that at 1% serum concentration, because high serum concentration enhanced cell growth and vector production. However, the serum concentration did not significantly influence on the half-lives of retroviral vector, ranging in 2.0-2.7 hours. The culture temperature in the range of 30℃-37℃ also significantly influenced retroviral vector production. Although the m decreased at lower temperature, the half-life of retroviral vector significantly increased. The half-lives of retroviral vector were incubated at 37℃, 34℃, 32℃, and 30℃ was approximately 1.8, 3.6, 5.3, and 9.1 hrs, respectively. Thus, the optimal temperature for retroviral vector production was 34℃. Compared with batch culture, the retroviral vector titers was enhanced in repeated fed-batch culture by 3- to 12-fold. In repeated fed-batch cultivation, the temperature shift from 37℃ in cell growth phase to 34℃ in vector production phase led to 200% increase in viral vector titers compared without temperature shift.
Retrovirus를 이용한 유전자 치료에는 많은 양의 높은 titer를 갖는 retroviral vector가 필요하다. 높은 titer를 얻기 위한 한 가지 방법으로 다양한 배양 조건에서 retroviral vector의 inactivation과 생산에 관한 kinetics를 연구하는 것이다. Producer 세포에서 retroviral vector의 생산에 미치는 온도와 혈청 농도의 효과를 알아보았다. 높은 혈청 농도는 vector의 생산과, 세포의 성장을 증가시키므로 1% 혈청 농도에 비해 10% 혈청 농도가 벡터 생산을 약 10배 증가시켰다. 그러나, 다양한 혈청 농도에서 retroviral vector의 half-life는 2-2.7시간으로 혈청 농도는 벡터의 반감기에 큰 영향을 미치지 않았다. 배양 온도는 retroviral vector의 생산에 큰 영향을 주었다. 낮은 온도일수록 세포의 specific growth rate는 감소하지만, retroviral vector의 half-life는 크게 증가하였다. Retroviral vector의 half-life는 37℃, 34℃, 32℃, 30℃, 일 때 각각 1.8, 3.6, 5.3, 9.1 시간이었다. 따라서 retroviral vector 생산을 위한 최적 온도는 34℃였다. 유가식 배양의 경우 retroviral vector titer가 회분식 배양에 비해 약 3에서 12배 정도 높았다. 유가식 배양 때, 세포 성장 기간중에는 37℃로 유지하고, viral vector 생산 기간에는 34℃로 온도를 바꿀 경우 control 보다 vector titer가 약 200% 증가하였다.
