Scale‑up of CHO cell cultures: from 96‑well‑microtiter plates to stirred tank reactors across three orders of magnitude(Anne Neuss et al., Journal of Biological Engineering 2025)

L’estimation fiable de l’affinité pour le substrat reste un défi majeur dans le développement des bioprocédés industriels, en particulier pour des micro-organismes tels que Corynebacterium glutamicum. Des paramètres cinétiques précis sont essentiels pour maîtriser les gradients de substrat et garantir des performances robustes à grande échelle.

Les méthodes conventionnelles nécessitent des analyses complexes et offrent une résolution limitée à faibles concentrations de substrat, ce qui restreint leur utilisation pour l’optimisation des bioprocédés.

Une approche de screening multi-échelle, combinant des méthodes basées sur les microplaques avec le Kuhner microTOM et l’analyse unicellulaire, permet une caractérisation rapide et pertinente de l’affinité pour le substrat à différents niveaux de résolution.

Unraveling the potential and constraints associated with corn steep liquor as a nutrient source for industrial fermentations (Sekar Mayang W. Wahjudi et al., Biotechnology Progress 2023)

Le coût élevé et la variabilité de composition des milieux complexes conventionnels restent des contraintes majeures pour la fermentation industrielle. Le corn steep liquor (CSL) constitue une alternative économique, mais l’hétérogénéité entre les lots peut entraîner des incertitudes. Une évaluation rapide et fiable de ces substrats est donc essentielle pour garantir des performances de procédé constantes.

Une approche de screening évolutive combinant culture à haut débit et suivi métabolique en ligne permet d’identifier rapidement les compositions de milieux adaptées ainsi que les facteurs limitants.

Les résultats de cette publication démontrent que le corn steep liquor constitue une alternative viable et économiquement attractive aux milieux conventionnels, à condition de corriger les déséquilibres nutritionnels. Le Kuhner microTOM a permis un screening rapide et parallélisé ainsi qu’une détection sensible des différences métaboliques, accélérant considérablement l’optimisation des milieux de culture et améliorant la robustesse des procédés dans des conditions pertinentes pour les applications industrielles.

Unraveling the impact of pH, sodium concentration, and medium osmolality on Vibrio natriegens in batch processes (Eva Forsten et al., BMC Biotechnology 2024)

Le taux de croissance élevé de Vibrio natriegens offre des avantages significatifs pour accélérer le développement des bioprocédés. Cependant, une culture batch non contrôlée peut entraîner une accumulation du substrat, un métabolisme de débordement et une instabilité du pH, limitant ainsi la robustesse et la mise à l’échelle du procédé. Un contrôle stable de la disponibilité du substrat à petite échelle est donc essentiel pour obtenir des conditions de procédé reproductibles et transférables, adaptées aux exigences industrielles.

Les résultats de cette étude mettent en évidence l’impact des stratégies d’alimentation contrôlée sur la stabilité du procédé, le rendement et la mise à l’échelle. Le Kuhner microTOM a permis un suivi haute résolution de l’activité respiratoire, fournissant des informations directes sur l’état métabolique des cultures et permettant d’ajuster rapidement les conditions d’alimentation.

L’utilisation du Kuhner microTOM réduit les efforts expérimentaux, accélère l’optimisation des bioprocédés et améliore leur transférabilité à plus grande échelle, facilitant ainsi l’intégration efficace d’organismes à croissance rapide dans le développement de bioprocédés industriels.

Small‑scale fed‑batch cultivations of Vibrio natriegens: overcoming challenges for early process development (Clara Lüchtrath et al., Bioprocess and Biosystems Engineering 2025)

Le taux de croissance exceptionnel de Vibrio natriegens offre un potentiel important pour l’intensification des bioprocédés. Cependant, des conditions de culture batch non contrôlées peuvent entraîner un métabolisme de débordement prononcé, la formation d’acides mixtes et une instabilité du pH, limitant ainsi son utilisation dans les premières phases du développement des bioprocédés. La mise en place de stratégies d’alimentation contrôlée à petite échelle est donc essentielle pour développer des procédés robustes et évolutifs tout en maintenant une efficacité métabolique élevée.

Le Kuhner microTOM a permis un suivi non invasif et haute résolution de l’activité respiratoire, établissant un lien direct entre l’état métabolique et la disponibilité du substrat.

Cette technologie permet d’optimiser rapidement les stratégies d’alimentation, de réduire les efforts expérimentaux et de faciliter une mise à l’échelle fiable des microplaques vers des volumes de culture plus importants, accélérant ainsi les premières étapes du développement des bioprocédés.

Inoculum cell count influences separation efficiency and variance in Amesplate incorporation and Ames RAMOS test(Eva Forsten et al., Elsevier 2023)

Une évaluation fiable de la mutagénicité reste essentielle pour le screening réglementaire des substances chimiques et des échantillons environnementaux. Cependant, les formats conventionnels du test d’Ames reposent sur une évaluation en point final et présentent une forte variabilité, notamment dans les systèmes miniaturisés. Une sensibilité limitée à faibles concentrations et une charge de travail manuel importante réduisent également le débit et la robustesse des analyses.

Le suivi continu de l’activité respiratoire constitue une alternative orientée procédé, permettant de détecter en temps réel les effets mutagènes tout en restant compatible avec les principes établis du test.

Le Kuhner microTOM a permis la mise en œuvre d’un screening à haut débit au format 96 puits, avec une résolution constante du transfert d’oxygène. Il constitue ainsi une plateforme évolutive pour un screening de mutagénicité sensible et efficace, adapté aux applications industrielles et environnementales.

Device for respiration activity measurement enables the determination of oxygen transfer rates of microbial cultures in shaken 96-deepwell microtiter plates(Robert Dinger et al., Biotechnology and Bioengineering 2021)

Le développement précoce des bioprocédés nécessite un débit expérimental élevé tout en conservant des informations pertinentes sur le procédé afin d’évaluer de manière fiable les souches et les conditions de culture. Les microplaques Deepwell 96 puits permettent un screening efficace avec une faible consommation de matériel. Jusqu’à présent, le suivi du taux de transfert d’oxygène (OTR) était toutefois principalement limité aux fioles agitées et aux formats de microplaques plus petits.

Le Kuhner microTOM étend le suivi en ligne de l’activité respiratoire au format Deepwell 96 puits, fournissant des informations sur le transfert d’oxygène directement à l’échelle couramment utilisée pour le développement de bioprocédés à haut débit.

Le Kuhner microTOM comble ainsi une lacune importante entre le screening à haut débit en microplaques et le suivi quantitatif des procédés. Sa précision démontrée, associée à des gains significatifs en débit et en efficacité d’utilisation des ressources, constitue une base pratique pour accélérer le développement précoce des bioprocédés tout en réduisant la consommation de matériel, avec un fort potentiel pour l’optimisation des souches et des procédés.

Enhancing acetate-based biosurfactant production by Pseudomonas putida KT2440 through fermentation optimization (Michel et al. Microbial Cell Factories, 2026)

Découvrez comment des chercheurs ont optimisé la fermentation fed-batch de Pseudomonas putida pour produire durablement des biosurfactants à partir d'acétate comme source de carbone. L'étude met en évidence des stratégies d'alimentation améliorées, des rendements accrus en HAA et l'utilisation de la technologie Kuhner microTOM pour le suivi en ligne du taux de transfert d'oxygène (OTR).

Small‑scale fed‑batch cultivations of Vibrio natriegens: overcoming challenges for early process development (Clara Lüchtrath et al., Bioprocess and Biosystems Engineering 2025)

Le taux de croissance exceptionnel de Vibrio natriegens offre un potentiel considérable pour l’intensification des bioprocédés. Cependant, des conditions de culture batch non contrôlées peuvent entraîner un métabolisme de débordement prononcé, la formation d’acides mixtes et une instabilité du pH, limitant ainsi son utilisation dans les premières phases du développement des bioprocédés. La mise en place de stratégies d’alimentation contrôlée à petite échelle est donc essentielle pour développer des procédés robustes et évolutifs tout en maintenant une efficacité métabolique élevée.

Le Kuhner microTOM a permis un suivi non invasif et haute résolution de l’activité respiratoire, établissant un lien direct entre l’état métabolique et la disponibilité du substrat.

Cette technologie permet d’optimiser rapidement les stratégies d’alimentation, de réduire les efforts expérimentaux et de faciliter une mise à l’échelle fiable des microplaques vers des volumes de culture plus importants, accélérant ainsi les premières étapes du développement des bioprocédés.

Unraveling the impact of pH, sodium concentration, and medium osmolality on Vibrio natriegens in batch processes (Eva Forsten et al., BMC Biotechnology 2024)

Le taux de croissance élevé de Vibrio natriegens offre des avantages significatifs pour accélérer le développement des bioprocédés. Cependant, une culture batch non contrôlée peut entraîner une accumulation du substrat, un métabolisme de débordement et une instabilité du pH, limitant ainsi la robustesse et la mise à l’échelle du procédé. Un contrôle stable de la disponibilité du substrat à petite échelle est donc essentiel pour garantir des conditions de procédé reproductibles et transférables, adaptées aux exigences industrielles.

Les résultats de cette étude mettent en évidence l’impact des stratégies d’alimentation contrôlée sur la stabilité du procédé, le rendement et la mise à l’échelle. Le Kuhner microTOM a permis un suivi haute résolution de l’activité respiratoire, fournissant des informations directes sur l’état métabolique et permettant d’ajuster rapidement les conditions d’alimentation.

L’utilisation du Kuhner microTOM réduit les efforts expérimentaux, accélère l’optimisation des bioprocédés et améliore leur transfert à plus grande échelle, facilitant ainsi l’intégration efficace d’organismes à croissance rapide dans le développement de bioprocédés industriels.

Experimental kS estimation: A comparison of methods for Corynebacterium glutamicum from lab to microfluidic scale (Heiko Steinhoff et al., Biotechnology and Bioengineering 2023)

L’estimation fiable de l’affinité pour le substrat reste un défi majeur dans le développement des bioprocédés industriels, en particulier pour des organismes tels que Corynebacterium glutamicum. Des paramètres cinétiques précis sont essentiels pour maîtriser les gradients de substrat et garantir des performances robustes à grande échelle.

Les méthodes conventionnelles nécessitent des analyses complexes et offrent une résolution limitée à faibles concentrations de substrat, ce qui restreint leur utilisation pour l’optimisation des bioprocédés.

Une approche de screening multi-échelle, combinant des méthodes basées sur les microplaques avec le Kuhner microTOM et l’analyse unicellulaire, permet une caractérisation rapide et pertinente de l’affinité pour le substrat à différents niveaux de résolution.

Unraveling the potential and constraints associated with corn steep liquor as a nutrient source for industrial fermentations (Sekar Mayang W. Wahjudi et al., Biotechnology Progress 2023)

Le coût élevé et la variabilité de composition des milieux complexes conventionnels restent des contraintes majeures pour la fermentation industrielle. Le corn steep liquor (CSL) constitue une alternative économique, mais l’hétérogénéité entre les lots peut entraîner des incertitudes. Une évaluation rapide et fiable de ces substrats est donc essentielle pour garantir des performances de procédé constantes.

Une approche de screening évolutive combinant culture à haut débit et suivi métabolique en ligne permet d’identifier rapidement les compositions de milieux adaptées ainsi que les facteurs limitants.

Les résultats de cette publication démontrent que le corn steep liquor constitue une alternative viable et économiquement attractive aux milieux conventionnels, à condition de corriger les déséquilibres nutritionnels. Le Kuhner microTOM a permis un screening rapide et parallélisé ainsi qu’une détection sensible des différences métaboliques, accélérant considérablement l’optimisation des milieux de culture et améliorant la robustesse des procédés dans des conditions pertinentes pour les applications industrielles.

Inoculum cell count influences separation efficiency and variance in Amesplate incorporation and Ames RAMOS test(Eva Forsten et al., Elsevier 2023)

Une évaluation fiable de la mutagénicité reste essentielle pour le screening réglementaire des substances chimiques et des échantillons environnementaux. Cependant, les formats conventionnels du test d’Ames reposent sur une évaluation en point final et présentent une forte variabilité, notamment dans les systèmes miniaturisés. Une sensibilité limitée à faibles concentrations et une charge de travail manuel importante réduisent également le débit et la robustesse des analyses.

Le suivi continu de l’activité respiratoire constitue une alternative orientée procédé, permettant de détecter en temps réel les effets mutagènes tout en restant compatible avec les principes établis du test.

Le Kuhner microTOM a permis la mise en œuvre d’un screening à haut débit au format 96 puits, avec une résolution constante du transfert d’oxygène. Il constitue ainsi une plateforme évolutive pour un screening de mutagénicité sensible et efficace, adapté aux applications industrielles et environnementales.

Device for respiration activity measurement enables the determination of oxygen transfer rates of microbial cultures in shaken 96-deepwell microtiter plates(Robert Dinger et al., Biotechnology and Bioengineering 2021)

Le développement précoce des bioprocédés nécessite un débit expérimental élevé tout en conservant des informations pertinentes sur le procédé afin d’évaluer de manière fiable les souches et les conditions de culture. Les microplaques Deepwell 96 puits permettent un screening efficace avec une faible consommation de matériel. Jusqu’à présent, le suivi du taux de transfert d’oxygène (OTR) était toutefois limité aux fioles agitées et aux formats de microplaques plus petits.

Le Kuhner microTOM étend le suivi en ligne de l’activité respiratoire au format Deepwell 96 puits, fournissant des informations sur le transfert d’oxygène directement à l’échelle couramment utilisée pour le développement de bioprocédés à haut débit.

Le Kuhner microTOM comble ainsi une lacune importante entre le screening à haut débit en microplaques et le suivi quantitatif des procédés. Sa précision démontrée, associée à des gains significatifs en débit et en efficacité d’utilisation des ressources, constitue une base pratique pour un développement précoce des bioprocédés plus rapide et plus efficace, avec un fort potentiel pour l’optimisation des souches et des procédés.

Early bioprocess development using Komagataella phaffii: application scenarios for the microTOM mini bioreactor system (David Wollborn et al., Journal of Biological Engineering, 2026)

Le développement précoce de bioprocédés avec Komagataella phaffii nécessite une évaluation rapide des souches, des milieux, des sources de carbone et des conditions de culture, tout en conservant suffisamment d’informations pertinentes pour les étapes ultérieures du développement. Le screening conventionnel en microplaques offre un débit élevé, mais fournit des informations limitées sur les besoins en oxygène et l’activité métabolique.

Le Kuhner microTOM étend les possibilités de screening grâce au suivi en ligne du taux de transfert d’oxygène (OTR) dans 96 puits individuels, permettant ainsi un screening à haut débit riche en données et directement pertinent pour les performances des bioprocédés aérobies.

La combinaison d’un débit élevé et de données OTR précises permet d’accélérer la sélection des souches et des milieux, d’optimiser les stratégies d’alimentation et d’identifier plus tôt les limitations liées au transfert d’oxygène. Cette approche constitue une base pratique pour un développement de bioprocédés plus robuste et peut réduire le nombre d’expériences nécessaires avant le passage à des cultures à plus grande échelle.

Metabolic studies of Ogataea polymorpha using nine different corn steep liquors (Sekar Mayang W. Wahjudi et al., BMC Biotechnology 2025)

La demande croissante pour des alternatives durables aux composants coûteux des milieux complexes positionne le corn steep liquor (CSL) comme une source de nutriments prometteuse pour les procédés de fermentation industrielle. Cependant, sa variabilité naturelle d’un lot à l’autre représente un défi pour garantir des performances de procédé constantes. L’identification fiable des facteurs limitant les performances est donc essentielle pour permettre son utilisation robuste en fermentation industrielle.

Une approche de fingerprinting basée sur l’activité respiratoire avec le Kuhner microTOM a permis de différencier rapidement les performances des milieux et de détecter les limitations de croissance dans différentes conditions de culture.

Primary high-throughput screening of engineered phytases by online monitoring of the oxygen transfer rate of Komagataella phaffii (Sarah Luise Straaten, Marie Zöllner, Eva Forsten, Sekar Mayang W. Wahjudi et al., Straaten et al. BMC 2025)

La croissance rapide de Vibrio natriegens offre un potentiel important pour l’intensification des bioprocédés. Cependant, les cultures batch conventionnelles peuvent rapidement entraîner un excès de substrat, un métabolisme de débordement et une instabilité du pH, limitant ainsi la reproductibilité et la mise à l’échelle. Un contrôle fiable de la disponibilité du substrat à petite échelle reste donc essentiel pour les premières étapes du développement des bioprocédés.

Des stratégies d’alimentation contrôlée, combinées à un suivi physiologique en temps réel, permettent de stabiliser le métabolisme et de rapprocher les conditions à petite échelle des conditions pertinentes pour les procédés industriels.

Le Kuhner microTOM a permis un suivi haute résolution de l’activité respiratoire, permettant d’adapter précisément l’apport en substrat aux besoins cellulaires. Cette approche accélère le développement des procédés, réduit le nombre d’itérations expérimentales et facilite un transfert fiable vers des échelles de culture plus importantes, offrant ainsi une base pratique pour l’intégration d’organismes à croissance rapide dans les procédés industriels.

Investigation into struvite precipitation: A commonly encountered problem during fermentations on chemically defined media(Thomas Steimann et al., Biotechnology and Bioengineering 2023)

Les phénomènes de précipitation dans les milieux minéraux chimiquement définis constituent une contrainte majeure pour les fermentations à haute densité cellulaire, en particulier à pH élevé. La formation de sels peu solubles réduit la disponibilité des macronutriments, augmente la variabilité du procédé et peut entraîner des risques opérationnels tels que l’encrassement et une composition irrégulière du milieu.

Pour relever ce défi, il est essentiel d’adopter une approche orientée procédé, basée sur la disponibilité réelle des nutriments plutôt que sur leurs concentrations nominales. Des outils évolutifs permettant un screening rapide des paramètres pertinents sont également nécessaires. Ces résultats soulignent l’importance d’intégrer les dynamiques de précipitation et de dissolution dès la conception des milieux de culture.

Le Kuhner microTOM a permis d’identifier de manière quantitative, reproductible et à haut débit les conditions limitantes et les effets cinétiques. Cette approche réduit le temps de développement tout en améliorant la robustesse des bioprocédés.

Scale‑up of CHO cell cultures: from 96‑well‑microtiter plates to stirred tank reactors across three orders of magnitude(Anne Neuss et al., Journal of Biological Engineering 2025)

L’estimation fiable de l’affinité pour le substrat reste un défi majeur dans le développement des bioprocédés industriels, en particulier pour des organismes tels que Corynebacterium glutamicum. Des paramètres cinétiques précis sont nécessaires pour maîtriser les gradients de substrat et garantir des performances robustes à grande échelle.

Les méthodes conventionnelles nécessitent des analyses complexes et offrent une résolution limitée à faibles concentrations de substrat, ce qui restreint leur utilisation pour l’optimisation des bioprocédés.

Une approche de screening multi-échelle, combinant des méthodes basées sur les microplaques avec le Kuhner microTOM et l’analyse unicellulaire, permet une caractérisation rapide et pertinente de l’affinité pour le substrat à différents niveaux de résolution.

Predicting high recombinant protein producer strains of Pichia pastoris MutS using the oxygen transfer rate as an indicator of metabolic burden (David Wollborn et al., Scientific reports 2022)

L’identification efficace de clones hautement producteurs reste un défi majeur dans le développement de procédés de production de protéines recombinantes avec Pichia pastoris. Les grandes banques de clones nécessitent un effort analytique considérable, tandis que les méthodes de screening conventionnelles reposent sur la quantification des protéines, ce qui limite le débit et ralentit la prise de décision.

Une alternative pertinente pour le procédé consiste à utiliser des indicateurs basés sur l’activité respiratoire afin de mesurer directement la charge métabolique pendant l’induction. Cette approche permet de différencier rapidement les phénotypes de production dans des conditions pertinentes pour les applications industrielles.

Les résultats de cette étude montrent que le screening basé sur l’activité respiratoire accélère considérablement les premières étapes du développement des bioprocédés en réduisant la charge analytique et en permettant une sélection robuste des clones. Le Kuhner microTOM a permis un suivi haute résolution du transfert d’oxygène dans des microplaques Deepwell standard, étendant ainsi cette approche à des applications de screening à haut débit évolutives.

Cette approche permet d’accélérer la sélection des souches et des clones, d’améliorer la robustesse des procédés et de réduire les coûts de développement, avec un fort potentiel d’application à d’autres systèmes de production de protéines recombinantes.

Phosphate limitation enhances malic acid production on nitrogen‑rich molasseswith Ustilago trichophora
(Luca Antonia Grebe et al., Biotechnology for Biofuels and Bioproducts 2024)

La demande croissante pour une récupération efficace du phosphate à partir de coproduits d’origine végétale nécessite des variants de phytase hautement performants. Cependant, le screening conventionnel de grandes banques de mutants reste long et exigeant en ressources, faisant de l’identification précoce de clones productifs et actifs un défi majeur.

Une stratégie à haut débit basée sur le suivi de l’activité respiratoire permet d’évaluer directement les performances de production pendant la culture. Cette approche permet d’identifier rapidement les souches peu performantes tout en sélectionnant les variants actifs dans des conditions pertinentes pour le procédé.

Cette stratégie combinée permet d’évaluer simultanément la production de protéines et l’activité enzymatique, offrant ainsi une solution évolutive pour les workflows d’ingénierie enzymatique et de screening. Le Kuhner microTOM a joué un rôle central dans cette approche en permettant un suivi parallélisé et haute résolution au format microplaque. Il réduit ainsi considérablement l’effort expérimental et permet un développement des bioprocédés plus rapide et plus robuste.

Development of an itaconic acid production process with Ustilaginaceae on alternative feedstocks (Paul-Joachim Niehoff et al., BMC Biotechnology 2023)

La viabilité économique de la production biosourcée d’acide itaconique reste limitée par le coût des substrats et les exigences en matière de robustesse des procédés. Les procédés conventionnels basés sur des sucres raffinés et des organismes filamenteux présentent notamment des limites en matière de transfert d’oxygène, de stabilité du procédé et de flexibilité dans le choix des matières premières.

Un concept de procédé basé sur les Ustilaginaceae et des substrats alternatifs issus de l’industrie agroalimentaire permet de réduire les coûts tout en maintenant des performances compétitives. Cette approche repose sur une évaluation rapide et basée sur les données des souches et des substrats, associée à une limitation contrôlée en azote.

Les résultats montrent que les matières premières alternatives peuvent atteindre, voire dépasser, les performances des substrats conventionnels tout en réduisant les coûts des matières premières. Le Kuhner microTOM a permis d’identifier rapidement les souches, les substrats et les fenêtres opératoires adaptés, accélérant ainsi considérablement le développement des bioprocédés. Cette capacité de screening à haut débit favorise une mise à l’échelle robuste et facilite une mise en œuvre industrielle économiquement viable.

Early bioprocess development using Komagataella phaffii: application scenarios for the microTOM mini bioreactor system (David Wollborn et al., Journal of Biological Engineering, 2026)

Le développement précoce de bioprocédés avec Komagataella phaffii nécessite une évaluation rapide des souches, des milieux, des sources de carbone et des conditions de culture, tout en conservant suffisamment d’informations pertinentes pour les étapes ultérieures du développement. Le screening conventionnel en microplaques offre un débit élevé, mais fournit des informations limitées sur les besoins en oxygène et l’activité métabolique.

Le Kuhner microTOM étend ces possibilités de screening grâce au suivi en ligne du taux de transfert d’oxygène (OTR) dans 96 puits individuels, permettant ainsi un screening à haut débit riche en données et directement pertinent pour les performances des bioprocédés aérobies.

La combinaison d’un débit élevé et de données OTR précises permet d’accélérer la sélection des souches et des milieux, d’optimiser les stratégies d’alimentation et d’identifier plus tôt les limitations liées au transfert d’oxygène. Cette approche constitue une base pratique pour un développement de bioprocédés plus robuste et peut réduire le nombre d’expériences nécessaires avant le passage à des cultures à plus grande échelle.

Small‑scale fed‑batch cultivations of Vibrio natriegens: overcoming challenges for early process development (Clara Lüchtrath et al., Bioprocess and Biosystems Engineering 2025)

Le taux de croissance exceptionnel de Vibrio natriegens offre un potentiel considérable pour l’intensification des bioprocédés. Cependant, des conditions de culture batch non contrôlées peuvent entraîner un métabolisme de débordement prononcé, la formation d’acides mixtes et une instabilité du pH, limitant ainsi son utilisation dans les premières phases du développement des bioprocédés. La mise en place de stratégies d’alimentation contrôlée à petite échelle est donc essentielle pour développer des procédés robustes et évolutifs tout en maintenant une efficacité métabolique élevée.

Le Kuhner microTOM a permis un suivi non invasif et haute résolution de l’activité respiratoire, établissant un lien direct entre l’état métabolique et la disponibilité du substrat.

Cette technologie permet d’optimiser rapidement les stratégies d’alimentation, de réduire les efforts expérimentaux et de faciliter une mise à l’échelle fiable des microplaques vers des volumes de culture plus importants, accélérant ainsi les premières étapes du développement des bioprocédés.

Scale‑up of CHO cell cultures: from 96‑well‑microtiter plates to stirred tank reactors across three orders of magnitude(Anne Neuss et al., Journal of Biological Engineering 2025)

L’estimation fiable de l’affinité pour le substrat reste un défi majeur dans le développement des bioprocédés industriels, en particulier pour des organismes tels que Corynebacterium glutamicum. Des paramètres cinétiques précis sont nécessaires pour maîtriser les gradients de substrat et garantir des performances robustes à grande échelle.

Les méthodes conventionnelles nécessitent des analyses complexes et offrent une résolution limitée à faibles concentrations de substrat, ce qui restreint leur utilisation pour l’optimisation des bioprocédés.

Une approche de screening multi-échelle, combinant des méthodes basées sur les microplaques avec le Kuhner microTOM et l’analyse unicellulaire, permet une caractérisation rapide et pertinente de l’affinité pour le substrat à différents niveaux de résolution.

Primary high-throughput screening of engineered phytases by online monitoring of the oxygen transfer rate of Komagataella phaffii (Sarah Luise Straaten, Marie Zöllner, Eva Forsten, Sekar Mayang W. Wahjudi et al., Straaten et al. BMC 2025)

La croissance rapide de Vibrio natriegens offre un fort potentiel pour l’intensification des bioprocédés. Cependant, les cultures batch conventionnelles peuvent rapidement entraîner un excès de substrat, un métabolisme de débordement et une instabilité du pH, limitant ainsi la reproductibilité et la mise à l’échelle. Un contrôle fiable de la disponibilité du substrat à petite échelle reste donc essentiel pour les premières étapes du développement des bioprocédés.

Des stratégies d’alimentation contrôlée, combinées à un suivi physiologique en temps réel, permettent de stabiliser le métabolisme et d’aligner les conditions à petite échelle sur des conditions de procédé pertinentes pour les applications industrielles.

Le Kuhner microTOM a permis un suivi haute résolution de l’activité respiratoire, permettant d’adapter précisément l’apport en substrat aux besoins cellulaires. Cette approche accélère le développement des procédés, réduit le nombre d’itérations expérimentales et facilite un transfert fiable vers des échelles de culture plus importantes, offrant ainsi une base pratique pour l’intégration d’organismes à croissance rapide dans les procédés industriels.

Predicting high recombinant protein producer strains of Pichia pastoris MutS using the oxygen transfer rate as an indicator of metabolic burden (David Wollborn et al., Scientific reports 2022)

L’identification efficace de clones hautement producteurs reste un défi majeur dans le développement de procédés de production de protéines recombinantes avec Pichia pastoris. Les grandes banques de clones nécessitent un effort analytique considérable, tandis que les méthodes de screening conventionnelles reposent sur la quantification des protéines, ce qui limite le débit et ralentit la prise de décision.

Une alternative pertinente pour le procédé consiste à utiliser des indicateurs basés sur l’activité respiratoire afin de mesurer directement la charge métabolique pendant l’induction. Cette approche permet de différencier rapidement les phénotypes de production dans des conditions pertinentes pour les applications industrielles.

Les résultats de cette étude montrent que le screening basé sur l’activité respiratoire accélère considérablement les premières étapes du développement des bioprocédés en réduisant la charge analytique et en permettant une sélection robuste des clones. Le Kuhner microTOM a permis un suivi haute résolution du transfert d’oxygène dans des microplaques Deepwell standard, étendant ainsi cette approche à des applications de screening à haut débit évolutives.

Cette approche permet d’accélérer la sélection des souches et des clones, d’améliorer la robustesse des procédés et de réduire les coûts de développement, avec un fort potentiel d’application à d’autres systèmes de production de protéines recombinantes.