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监测生物工艺状态
：在工业生产过程中，细胞会经历不同阶段，每个阶段都有特定的基因表达模式和代谢特征 。例如，通过微阵列技术发现，在细胞生长的指数期，与生长增强信号通路相关的基因表达上调；而在稳定期，分泌途径相关基因表达增加 。细胞外空间中某些分子的存在也可指示工艺的特定阶段，如细胞分泌的蛋白质组和细胞外囊泡（EVs）的内容物在培养过程中会发生变化，可用于非侵入性监测 。此外，磷酸化蛋白质组学技术的进步有助于识别不同生长阶段中依赖蛋白质磷酸化状态进行调控的信号通路，RNA 测序和脂质组学等技术也能进一步确认细胞代谢在整个补料分批培养过程中的变化情况。
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筛选高产细胞株
：具有不同表型的细胞存在独特的内在标志物，可用于区分不同细胞群体 。线粒体膜电位（MMP）与细胞的能量状态和健康的线粒体过程相关，研究发现高分泌细胞具有较高的 MMP，通过荧光检测 MMP 可对细胞群体进行分类，预测细胞的生产力 。对不同生产力细胞的转录组和蛋白质组分析，也鉴定出了一些与高产表型相关的生物标志物，如某些基因、miRNA 和 lncRNA 的表达变化与细胞生产力相关 。此外，代谢物也可作为高产的生物标志物，高产生产重组蛋白的细胞通常具有更高的电子载体可用性和谷胱甘肽池 （
原文 Table 1，展示已识别的生物标志物及其检测方法、应用目的等信息，方便读者查阅
）。
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识别凋亡标志物
：凋亡是生物过程中细胞死亡的主要形式，会对重组蛋白生产造成严重影响 。通过流式细胞术可检测凋亡引发的细胞形态变化，如细胞收缩和膜结合凋亡小体的出现 。利用转录组学和蛋白质组学方法，可识别细胞内的凋亡标志物，如 FasL、Fadd 等转录本在补料分批培养过程中会发生差异调节 。代谢组学则可鉴定与细胞死亡程序激活相关的细胞外代谢物，如细胞内半胱天冬酶激活与某些核苷酸 / 核苷和 GSSG 等代谢物的丰度相关 。
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鉴定 “生物工艺耐受性” 表型的生物标志物
：工业 CHO 细胞在培养过程中需经历多种条件变化，许多细胞株无法适应 。对 CHO 细胞 “表面组” 的研究发现，一些膜蛋白、转运蛋白和粘附分子等与细胞对搅拌条件的适应性有关，如整合素的表达变化会影响细胞的聚集表型 。此外，细胞在高渗透压条件下会出现生理反应和蛋白质表达差异，相关的蛋白质和基因可作为渗透压应激的生物标志物或工程改造靶点 。
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识别与克隆稳定性相关的生物标志物
：CHO 细胞系存在突变率高和染色体重排的问题，导致细胞表型不稳定，蛋白质分泌减少 。目前对预测克隆稳定性的生物标志物研究较少，主要集中在与转基因相关的遗传标记，如转基因拷贝数和启动子甲基化 。一些研究尝试通过其他方法寻找内在稳定性生物标志物，如分析细胞衰老过程中的代谢变化、转录组变化以及特定基因区域与细胞稳定性的关系等，但这些方法在早期克隆筛选中的应用仍存在一定局限性 。
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作为工程改造靶点
：生物标志物有助于早期识别具有优良生物生产特性的细胞，若特定生物标志物的存在或缺失能表征某种表型，那么对宿主细胞中这些靶点进行工程改造，有望获得相同的表型 。例如，mTOR 作为细胞适应性的关键调节因子，对其进行工程改造可提高细胞生物量、延长培养后期的细胞活力并增加抗体产量 。此外，针对细胞代谢、凋亡途径等相关靶点的工程改造，也能改善细胞的生长和生产性能 。
