用于重组抗体生产的细胞大规模培养技术

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1、DOI：10.13523/j.cb.20130716中国生物工程杂志ChinaBiotechnology，2013，33(7):103-111*用于重组抗体生产的细胞大规模培养技术＊＊刘伯宁(华北制药集团新药研究开发有限责任公司抗体药物研制国家重点实验室石家庄050015)摘要近年来，用于单抗药物生产的动物细胞大规模培养技术发展迅速。此领域的技术进展集中在个性化培养基开发，工艺条件优化等方面。本文总结了用于提高重组抗体表达水平的常用方法，以及细胞培养工艺对抗体药物“关键质量属性”(聚体、降解、糖基化修饰、电荷变异等)的诸多影响。此外，细胞培养工艺在

2、产业化过程面临着工艺放大与技术转移，定性研究与工艺验证等实际问题。未来大规模细胞培养工艺的开发，将进一步借助动物细胞的组学研究成果和新兴的“过程分析技术”。关键词重组抗体细胞大规模培养培养基优化工艺开发中图分类号Q511目前，多种表达系统均可实现重组抗体的异源表数(温度，pH，DO，DCO2等)、培养基的营养成分(葡萄达，但是抗体药物的产业化制备，始终以动物细胞大规糖、谷氨酰胺、氨基酸、维生素等)的消耗，以及自身代［1］TM模培养工艺为主。1986年首个治疗性抗体OKT3谢产物(乳酸、氨、重组蛋白等)的积累与生理生化参数上市之初，动物细胞表达水平普

3、遍不足100mg/L。经过(细胞密度、活性，能荷等)的变化。作为重组抗体生产近三十年间发展，业内用于重组抗体生产的动物细胞的“细胞工厂”，上述过程参数的改变会直接影响生产培养工艺，无论细胞培养密度，还是抗体表达水平均提细胞系的活性与重组抗体的收率。比如:当乳酸高五十倍以上。流加培养工艺中细胞密度可达1～2×(58mmol/L)、渗透压(382mOsm/kg)、氨(5．1mmol/L)7参数超过其相应的阈值，细胞活性和抗体产量均会明10cell/mL，日均产量200mg/L/day以上(最高可达［6］700mg/L/D)，最终收液的容积产率可达3～5

4、g/L(最高显下降。目前，业内已经对于细胞培养过程参数进达13g/L［2］)，培养体积可至20000L(Lonza，行了深入的研究，在动物细胞大规模培养中下述参数Portsmouth/NH—facility)［3］;灌注培养工艺中细胞密度的控制也已成定式(见表1)。81．1流加培养方式及优化策略可达2×10cell/ml，抗体容积产率最高达25～40g/LTMTM［4］目前上市的重组抗体中绝大多数(如:Enbrel，(Percivia公司XD灌注系统)。以上行业技术水平TMTMTM［5］Herceptin，Ｒituxan，Synagis)是采用流加

5、(fed的飞速提升，既源于上游细胞系构建技术的突破，也batch)培养工艺生产，这主要由于与之配套的生物反应得益于细胞大规模培养工艺的日臻成熟。尤其是后者器(搅拌罐、气升罐等)制造成熟，可线形放大(最大至综合培养基开发，工艺优化，结合新型生物反应器的使20000L)，操作简单等原因。但是，流加培养过程中会用，实现了动物细胞的高密度、高表达培养，满足了临出现营养物质消耗、代谢废物积累，以及产品质量不稳床上对于抗体药物“公斤级”产能的需求。定等问题。因此，流加培养工艺的优化主要集中在基［2，9-11］1动物细胞培养的过程参数与培养模式础培养基、流加培养

6、基以及流加策略上，其优化的原则是根据细胞的代谢特点设计补料培养基，用于补动物细胞的体外培养，涉及生物反应器的物理参［12-13］充易耗成分，降低副产物积累。收稿日期:2013-04-07修回日期:2013-05-161．2灌注培养方式及优化策略*国家“973”计划资助项目(2012CB724502)灌注培养模式(prefusion)下，反应器几乎可实现＊＊电子信箱:liuboning801@gmail．com104中国生物工程杂志ChinaBiotechnologyVol．33No．72013［7-8］表1动物细胞培养的过程参数与控制范围Table

7、1Theparameterandcontrolforanimalcellcultureprocess参数控制(或测定)范围检测手段控制策略温度32～38℃铂温度电极PI/PID程序控制pH6．8～7．2pH电极通CO2或流加碱液物理参数DO20%～60%DO电极搅拌转速、通气量等DCO25%～25%(40～180mmHg)DCO2电极渗透压270～330mOsm/kg冰点渗透压检测仪流加培养基及流加策略葡萄糖0～10g/L葡萄糖限制性流加生化分析仪、酶试剂盒谷氨酰胺0～10mmol/L谷氨酰胺限制性流加营养物质氨基酸0～10mmol/LHPLC流加

8、浓缩培养基核苷酸0～10mmol/LHPLC乳酸0～50mmol/L使用半乳糖替代葡萄糖代谢产物生化分析仪、酶试剂盒氨1～