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在过去的十年中,世界范围内对生物药物,尤其是对单克隆抗体（mAbs）的需求已大大增加。单克隆抗体用作治疗癌症和自身免疫性疾病的药物,展现了显著的疗效。大多数治疗性单克隆抗体是由哺乳动物细胞表达的重组蛋白,可产生与人体抗体蛋白相类似的翻译后修饰作用。目前,单克隆抗体大规模生产的主流方式是利用生物反应器培养悬浮CHO细胞（中国仓鼠卵巢细胞）作为宿主表达异源单克隆抗体。在此过程中,生物反应器需要精确控制温度、溶氧、PH等理化参数,并混合培养液以提供均一的理化环境、营养物浓度和细胞分布。对于生物反应器而言,混合、氧气供应、二氧化碳移除是需要重点解决的问题。目前行业内培养悬浮CHO细胞使用最广泛的是搅拌式生物反应器与鼓泡式生物反应器。对于缺少细胞壁保护、较为脆弱的CHO细胞而言,搅拌与鼓泡的剪切限制是制约搅拌式生物反应器、鼓泡式生物反应器进一步发展的重要因素。JYSS（金仪盛世）一次性激流式生物反应器基于一次性技术,设计原理简单,不使用介入式搅拌器件和鼓泡通气,避开了搅拌与鼓泡对CHO细胞带来的剪切破坏,具有较大潜力适用于CHO细胞培养。本论文对JYSS一次性激流式生物反应器培养CHO细胞生产单克隆抗体进行研究,内容包括反应器工艺参数建立、反应器内细胞生长代谢研究、单克隆抗体产物检测等。通过模拟细胞培养过程测试传质传热效果,包括混合时间、KLa、剪切力等,摸索JYSS一次性激流式生物反应器培养CHO细胞生产单克隆抗体的工作转速范围。混合时间方面,JYSS-2L（工作体积）在50rpm转速以上混合时间低于20s,JYSS-50L在40rpm转速以上混合时间低于40s,JYSS-300L在25rpm转速以上混合时间低于90s。KLa方面,在0.01V/V/M（气体体积/液体体积/min）氧气供应下,JYSS-2L、JYSS-50L分别在55rpm、40rpm转速下KLa即可超过20h-1,JYSS-300L在25-30rpm范围转速下KLa达到10-20h-1。剪切力方面,从2L至300L工作体积,在正常工作转速范围内,JYSS生物反应器内流体平均剪切率都低于20s-1。根据这些测试数据,我们判断JYSS-2L可提供良好混合、传氧效果的温和转速范围为50rpm-70rpm。将本实验室在2L工作体积Sartourius（Sart-2L）搅拌式生物反应器内开发、优化得到的培养CHO细胞生产单克隆抗体工艺（PH、温度、溶氧、培养基组分、培养时间等）转移到JYSS-2L中。在通过优化得到的最佳转速60rpm下,通过相同的工艺条件,JYSS-2L一次性生物反应器培养CHO细胞,峰值活细胞密度达到了13.9*106cells/mL,最终目的产物单克隆抗体产物浓度达到2416mg/L,与对照组Sart-2L（Sartourius 2L搅拌式生物反应器）的峰值活细胞密度（13.5*106cells/mL）、产物浓度（2464mg/L）相当。细胞代谢副产物积累方面,JYSS-2L内二氧化碳积累量明显低于Sart-2L,约低30%-50%。乳酸、氨积累方面两种反应器呈现较高的一致性。产物质量方面,主要考虑聚集体、电荷异构体、结构完整性以及结合活性。JYSS-2L反应器中收获的目标产物聚集体含量低于1%,电荷异构体检测主峰峰面积占比达到70%左右,完整结构体含量为89.7%,相对体外结合活性为142%。除去相对体外结合活性稍高于Sart-2L对照组（123%）,其它几项产物质量方面,JYSS-2L实验组与Sart-2L对照组几无二异。根据JYSS-2L、JYSS-50L、JYSS-300L内径、偏心距的换算（相同旋转线速度）,结合混合时间、Kla与反应器内流体振荡强度,将JYSS-50L、JYSS-300L的转速范围锁定在40-50rpm、25-30rpm之间,将JYSS-2L CHO细胞培养工艺扩大转移至JYSS-50L、JYSS-300L。经过CHO细胞培养预实验转速优化,确定了JYSS-50L、JYSS-300L培养CHO细胞的最佳运行转速为40rpm、25rpm。在此参数下,JYSS-50L内培养CHO细胞,观察到与JYSS-2L内CHO细胞培养相似的峰值活细胞密度（13.0*106cells/mL）、产物浓度（2343mg/L）、产物质量。JYSS-300L内培养CHO细胞,活细胞峰值密度为9.7*106cells/mL,产物浓度为1958mg/L。在细胞活率维持方面,JYSS-300L表现优于JYSS-2L、JYSS-50L。即使到了培养末期,JYSS-300L内细胞活率仍然维持在99%以上。产物质量方面,JYSS-300L内收获的单克隆抗体产物在结构完整性、结合活性优于JYSS-2L、JYSS-50L内产物。总体而言,JYSS一次性激流式生物反应器适合用于培养CHO细胞生产单克隆抗体,但在大规模应用中出现的混合、传氧能力下降以及细胞密度、产物浓度下降现象需要进一步研究。