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生物反应器连续进料批量培养技术在CHO细胞重组蛋白生产中的应用

 更新时间:2024-06-17 点击量:107

在生物医药领域,重组蛋白(RTPs)的快速发展为人类健康带来了希望。随着超过120种重组抗体获得欧盟和FDA机构的批准,市值数千亿美元,单克隆抗体(mAbs)的市场预计将在2025年超过3000亿美元。在这一过程中,中国仓鼠卵巢(CHO)细胞凭借较多的优势,成为生产RTPs的重要细胞。目前,哺乳动物细胞培养中的mAbs 生产主要采用大规模生物反应器中的连续进料过程。

    CHO细胞具有多种优势,如不易感染人类病毒,安全性高;RTPs具有与人类细胞相似的翻译后修饰;高密度CHO细胞可适应悬浮培养,使用化学定义无血清培养基(CD-SFM)并分泌蛋白质到培养基中。

    连续进料培养技术是指在细胞培养过程中,通过连续或脉冲式进料添加浓缩进料培养基,以补充营养物质并延长培养时间。这种方法可以避免营养物质限制,并能促进重组蛋白的更高产量。连续进料处理后细胞在静止期的培养时间比批次培养更长。连续进料培养需要了解细胞生长和细胞代谢的特点,以及影响RTPs质量和产量的关键过程参数。

     由于CHO细胞在指数生长期生长速度快,加速消耗葡萄糖和氨基酸,会导致乳酸和氨的积累。所以在连续进料培养中,温度、pH和其他过程参数都会影响到抗体表达和质量属性。然而,使用连续进料培养可以改善CHO细胞中RTPs的表达和生产,但传统的脉冲式进料输送也会导致代谢副产品的积累。因此,选择合理的进料策略非常重要。

     使用不锈钢生物反应器进行连续进料培养中降低RTPs生产成本已成为制药工业的研究焦点。连续进料培养已从仅仅追求高产量的重组蛋白转变为同时追求高产量和高质量的生产目标。

      在细胞培养方面,贴壁CHO细胞在含10%胎牛血清(FBS)的DMEM/F12培养基中,于37℃、5% CO2的条件下生长。选择无血清培养基(SFM)进行悬浮培养,支持从贴壁培养到悬浮培养模式的转变。SFM分为普通无血清培养基、无异种血清培养基、无动物血清培养基、无蛋白培养基和化学定义无血清培养基。在细胞悬浮培养中,SFM可以有效避免血清培养带来的缺点,如污染和纯化困难。

批次培养是指一次性添加SFM后,可以在一个时间点收获重组蛋白的培养方法。由于培养时间短,收集样本时细胞密度不理想,RTP生产不理想。连续进料模式提高了RTP生产。据报道,在连续进料培养中,单克隆抗体(mAb)的滴度已达到10 g/L以上。近年来,连续进料工艺已成为大规模生产RTP的重要生产过程。然而,保持细胞的高生产力和蛋白质的质量属性仍然是一个挑战。

综上所述,生物反应器连续进料批量培养技术在CHO细胞重组蛋白生产中的应用取得较大进展,已成为生物医药领域的重要研究方向。

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