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细胞培养的规模化在抗体生产中的应用

细胞培养技术经过一个多世纪的完善与发展，现已相当成熟，并逐渐多样化、自动化和

规模化。现如今的抗体圈如火如荼，大规模细胞培养技术被广泛应用并决定着抗体行业的发

展，其中以CHO细胞培养表达单克隆抗体的生产最为关注，也是目前抗体领域研究的重点

和热点。回望整个细胞培养工艺，从培养瓶到大规模细胞培养，无论是细胞培养密度，还是

抗体表达水平都有了极大的提高，大规模细胞培养下细胞密度可达1～2×107cell/mL,抗体表

达量高达3～5g/L，培养体积更可达到20000L的规模。这些技术水平的飞速提升，既源于上

游细胞系构建技术的突破，也得益于细胞大规模培养工艺的日臻成熟。尤其是后者综合培养

基开发，工艺优化，结合新型生物反应器的使用，实现了动物细胞的高密度、高表达培养，

满足了临对于抗体药物“公斤级”产能的需求。

作为单克隆抗体细胞系研究的热点，CHO细胞培养生产工艺有以下面的要求：首先，

通过CHO细胞培养能够表达出合格的单克隆抗体；其次，CHO细胞培养工艺要能稳定表达

出合格的单克隆抗体；最后，CHO细胞培养工艺要实现高效率和高经济效益的生产单克隆

抗体。

而在其大规模细胞培养工艺中，关键的影响因素主要体现在以下几个方面：培养基，生物反

应器的参数，工艺参数对表达抗体质量的影响等，这几点共同影响抗体生产的最终质量。

1培养基

根据在细胞培养过程中加入时间和目的的不同，培养基通常分为基础培养基和补料培养基。

基础培养基主要是细胞培养的初期用于细胞的繁殖和生长阶段，而补料培养基可以用于细胞

繁殖的早期和代谢产物的表达阶段。近年来，随着生物研究不断深入和发展，哺乳动物

细胞无培养技术已成为引人关注的热点和难点问题。与传统的有细胞培养相比，它

具有安全性好、过程便于、技术稳定可靠、工艺放大容易等众多优点，最大规模可达到

25000L，为众多生物制药所青睐。在CHO细胞培养表达工艺过程中，对培养基的优化

是提高表达抗体产品产率和质量的重要工艺之一。主要的优化方式有3种：（1）选用

多种商品类培养基进行组合混料实验，根据CHO细胞培养的情况来选出较好的组合混料培

养基。（2）选用固定的培养基并向其中添加微量元素、氨基酸、生物因子及维生素等物质，

通过培养实验结果得出对CHO细胞培养影响最大的物质，然后再有针对性地进行培养基的

优化处理。（3）根据CHO细胞的情况来分析CHO细胞生长繁殖过程中和代谢表达过程中

所需的营养物质和限制因子，然后进行针对性的添加或去除，从而达到优化培养基的目的。

近年来，CHO细胞培养的培养基已开发多种，有商品类和定制类可以满足CHO细胞培养的

物质营养和代谢表达需求。相比于商品类的CHO细胞培养基，定制类培养基可以根据具体

CHO细胞株的特性进行针对性的配制和优化，以实现CHO细胞培养表达产品产率和质量的

提高，同时还有利于对培养基进行优化处理。

2生物反应器的参数

在大规模细胞培养工艺中反应器参数的设定也极为重要，每一项参数都影响着整个细胞培养

全过程。培养温度，pH值，DO溶氧，CO2的适时调整，培养基的营养成分，例如葡萄糖、

谷氨酰胺、氨基酸、维生素等的消耗，以及自身代谢产物，例如乳酸、氨、重组蛋白等的积

累与生理生化参数（细胞密度、活性，能荷等)的变化等。作为大规模细胞培养上述过程参

数的改变会直接影响生产的细胞系活性与表达抗体的收率及质量。

在CHO细胞培养表达工艺过程中，对培养的温度、培养环境的酸碱度及环境的溶氧情况等

参数都有一定的要求，通过对培养参数的研究来确定CHO细胞大规模培养表达单克隆抗体

工艺的最佳培养参数。目前，在CHO细胞培养中变温培养应用最为广泛，在CHO细胞的生

长繁殖阶段和代谢产物表达阶段的温度控制在不同的范围内，在繁殖的后期阶段将温度降低

以延缓CHO细胞的来提高代谢产物的表达量。与此同时，在CHO细胞培养过程中对于

培养环境酸碱度的把控也影响着CHO细胞的生长繁殖和代谢的产物表达，对于培养环境中

的溶氧情况也是影响CHO细胞培养效率的重要指标参数