一文读懂 CHO 细胞补料分批培养的关键要点

抗体圈 · 公众号 · · 2025-05-11 21:15

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：氨基酸是补料培养基的关键成分，其消耗与三羧酸循环（TCA cycle）密切相关。在分批培养中，氨基酸容易耗尽，影响 RTP 生产。控制氨基酸的添加量有助于减少副产物积累，虽然细胞能合成非必需氨基酸，但细胞生长和重组蛋白表达仍依赖补料培养基中的氨基酸。研究发现，一些修饰氨基酸（如 N - lactoyl - leucine 和 N - lactoyl - isoleucine）可提高蛋白质产量，不同氨基酸的浓度调整也会对蛋白产量产生影响，如优化某些氨基酸浓度后，B1 蛋白滴度可提高 27% 。

碳源：葡萄糖是指数生长期 TCA 循环的主要碳源，但后期消耗过快会导致丙酮酸和乳酸积累，抑制细胞生长。谷氨酰胺是早期指数生长期的次要碳源，同样会增加乳酸水平。半乳糖和果糖等替代碳源可减少乳酸积累，提高蛋白表达和细胞生长，如用半乳糖部分替代葡萄糖，可使 Fc - 融合蛋白表达增加 43% ，总唾液酸含量增加 37% 。

无机盐和微量元素 ：无机盐可调节细胞培养环境的 pH 和渗透压。例如， (Na^{+}) 可用于控制渗透压和(pCO_{2}) ，硒（Se）能保护细胞免受氧化损伤。微量元素如 Zn、Cu、Fe 等会影响电荷异质性和代谢副产物积累，对蛋白产量和质量有重要作用，如添加 5μM 硫酸铜可使 mAb 终滴度提高至 11.9 ± 0.6g/L 。

维生素 ：维生素可增强 CHO 细胞的生产力，影响电荷异质性。例如，维生素 C 和烟酰胺可降低磷酸化水平，B 族维生素能提高细胞体积和抗体滴度。

脂质：乙醇胺等脂质是哺乳动物细胞膜磷脂结构的成分之一，添加含乙醇胺和脂质的补料培养基可提高 TNFR - Fc 的产量，使最大细胞密度和抗体滴度显著增加。

其他成分 ：腐胺对细胞生长至关重要，添加适量腐胺可大幅提高 mAb 产量。自噬抑制剂 3 - 甲基腺嘌呤（3 - MA）和自噬诱导肽（AIP）能调节细胞自噬，提高重组蛋白产量。酵母水解物（YE）可使 Fc - 融合蛋白产量翻倍，还能增加细胞大小和细胞内核苷酸含量。此外，添加脱氧尿苷、胸苷和脱氧胞苷等外源核苷，以及筛选出的 4 - (2,5 - 二甲基 - 1H - 吡咯 - 1 - 基) - N - (2,5 - 二氧代吡咯烷 - 1 - 基) 苯甲酰胺（MPPB）等添加剂，也能提高抗体产量。
（ 表1：The components in fedbatch culture，让读者在了解补料成分的重要性后，马上能通过表格清晰看到各类补料成分及其作用 ）

四、补料分批培养环境参数

培养环境参数对 CHO 细胞生长、重组蛋白表达、蛋白质糖基化和细胞代谢产物等有重要影响，常见的需优化参数包括温度、渗透压、pH 和溶解氧等，通常通过实验设计（DoE）或单因素试验（OFAT）进行优化。

培养温度 ：在指数生长期降低培养温度（通常从 37℃降至 29℃ - 35℃），有助于减少细胞凋亡，促进抗体合成。低温能提高细胞密度、活力和细胞特异性生产力，还能调节细胞周期，增强重组蛋白的表达。例如，培养表达人促红细胞生成素（hEPO）的 CHO 细胞时，低温可提高其特异性生产力，并减少蛋白降解。
渗透压