在生物醫(yī)藥領(lǐng)域，重組蛋白（RTPs）的快速發(fā)展為人類健康帶來(lái)了希望。隨著超過(guò)120種重組抗體獲得歐盟和FDA機(jī)構(gòu)的批準(zhǔn)，市值數(shù)千億美元，單克隆抗體（mAbs）的市場(chǎng)預(yù)計(jì)將在2025年超過(guò)3000億美元。在這一過(guò)程中，中國(guó)倉(cāng)鼠卵巢（CHO）細(xì)胞憑借較多的優(yōu)勢(shì)，成為生產(chǎn)RTPs的重要細(xì)胞。目前，哺乳動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)中的mAbs 生產(chǎn)主要采用大規(guī)模生物反應(yīng)器中的連續(xù)進(jìn)料過(guò)程。
CHO細(xì)胞具有多種優(yōu)勢(shì)，如不易感染人類病毒，安全性高；RTPs具有與人類細(xì)胞相似的翻譯后修飾；高密度CHO細(xì)胞可適應(yīng)懸浮培養(yǎng)，使用化學(xué)定義無(wú)血清培養(yǎng)基（CD-SFM）并分泌蛋白質(zhì)到培養(yǎng)基中。
連續(xù)進(jìn)料培養(yǎng)技術(shù)是指在細(xì)胞培養(yǎng)過(guò)程中，通過(guò)連續(xù)或脈沖式進(jìn)料添加濃縮進(jìn)料培養(yǎng)基，以補(bǔ)充營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)并延長(zhǎng)培養(yǎng)時(shí)間。這種方法可以避免營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)限制，并能促進(jìn)重組蛋白的更高產(chǎn)量。連續(xù)進(jìn)料處理后細(xì)胞在靜止期的培養(yǎng)時(shí)間比批次培養(yǎng)更長(zhǎng)。連續(xù)進(jìn)料培養(yǎng)需要了解細(xì)胞生長(zhǎng)和細(xì)胞代謝的特點(diǎn)，以及影響RTPs質(zhì)量和產(chǎn)量的關(guān)鍵過(guò)程參數(shù)。
由于CHO細(xì)胞在指數(shù)生長(zhǎng)期生長(zhǎng)速度快，加速消耗葡萄糖和氨基酸，會(huì)導(dǎo)致乳酸和氨的積累。所以在連續(xù)進(jìn)料培養(yǎng)中，溫度、pH和其他過(guò)程參數(shù)都會(huì)影響到抗體表達(dá)和質(zhì)量屬性。然而，使用連續(xù)進(jìn)料培養(yǎng)可以改善CHO細(xì)胞中RTPs的表達(dá)和生產(chǎn)，但傳統(tǒng)的脈沖式進(jìn)料輸送也會(huì)導(dǎo)致代謝副產(chǎn)品的積累。因此，選擇合理的進(jìn)料策略非常重要。
使用不銹鋼生物反應(yīng)器進(jìn)行連續(xù)進(jìn)料培養(yǎng)中降低RTPs生產(chǎn)成本已成為制藥工業(yè)的研究焦點(diǎn)。連續(xù)進(jìn)料培養(yǎng)已從僅僅追求高產(chǎn)量的重組蛋白轉(zhuǎn)變?yōu)橥瑫r(shí)追求高產(chǎn)量和高質(zhì)量的生產(chǎn)目標(biāo)。
在細(xì)胞培養(yǎng)方面，貼壁CHO細(xì)胞在含10%胎牛血清（FBS）的DMEM/F12培養(yǎng)基中，于37℃、5% CO2的條件下生長(zhǎng)。選擇無(wú)血清培養(yǎng)基（SFM）進(jìn)行懸浮培養(yǎng)，支持從貼壁培養(yǎng)到懸浮培養(yǎng)模式的轉(zhuǎn)變。SFM分為普通無(wú)血清培養(yǎng)基、無(wú)異種血清培養(yǎng)基、無(wú)動(dòng)物血清培養(yǎng)基、無(wú)蛋白培養(yǎng)基和化學(xué)定義無(wú)血清培養(yǎng)基。在細(xì)胞懸浮培養(yǎng)中，SFM可以有效避免血清培養(yǎng)帶來(lái)的缺點(diǎn)，如污染和純化困難。
批次培養(yǎng)是指一次性添加SFM后，可以在一個(gè)時(shí)間點(diǎn)收獲重組蛋白的培養(yǎng)方法。由于培養(yǎng)時(shí)間短，收集樣本時(shí)細(xì)胞密度不理想，RTP生產(chǎn)不理想。連續(xù)進(jìn)料模式提高了RTP生產(chǎn)。據(jù)報(bào)道，在連續(xù)進(jìn)料培養(yǎng)中，單克隆抗體（mAb）的滴度已達(dá)到10 g/L以上。近年來(lái)，連續(xù)進(jìn)料工藝已成為大規(guī)模生產(chǎn)RTP的重要生產(chǎn)過(guò)程。然而，保持細(xì)胞的高生產(chǎn)力和蛋白質(zhì)的質(zhì)量屬性仍然是一個(gè)挑戰(zhàn)。
綜上所述，生物反應(yīng)器連續(xù)進(jìn)料批量培養(yǎng)技術(shù)在CHO細(xì)胞重組蛋白生產(chǎn)中的應(yīng)用取得較大進(jìn)展，已成為生物醫(yī)藥領(lǐng)域的重要研究方向。
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