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