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利用动物细胞培养技术大规模开发高产的单克隆抗体药物,已经成为当今生物制药的主流,具有强劲的市场竞争力。但抗体类药物开发成本高,周期长,远不能满足日益增长的市场要求。为此建立高效的细胞培养过程,降低抗体类药物成本显得尤为重要。 本文选取抗体高产(HP)和低产(LP)两个细胞培养过程,进行研究发现两过程中脂类代谢差异明显。首先,随着抗体产量的增加,脂类干重和细胞干重持续增加,特别是在HP细胞培养过程中,脂类干重远大于LP过程,且其增速也较快。HP中最大脂类干重达到83.70±0.04×10-9 mg/cell,是LP的2.35倍,最终抗体产量是LP的3倍,活细胞密度对时间的积分(IVCC)是LP的1.52倍。进一步通过细胞磷脂尼罗红荧光染色检测细胞磷脂发现,HP和LP细胞培养过程中细胞磷脂差异显著。随后对三种重要磷脂,磷脂酰胆碱(PC),磷脂酰乙醇胺(PE),磷脂酰丝氨酸(PS)的合成前体A,B,C,D四种因子,通过实验设计进行分析,发现组分A对细胞生长和抗体表达影响显著(P<0.05),而组分B、C、D,均无显著影响。 其次,在流加培养基中设计阳性对照(添加一定浓度的组分A)和阴性对照(不添加组分A)实验,通过反应器流加培养,验证组分A对细胞生长和抗体表达的影响。发现组分A的确能够提高细胞细胞活率,增加IVCC,促进抗体表达。最高细胞密度是阴性对照的1.09倍,抗体产量是阴性对照的2.39倍。 最后通过在基础培养基和流加培养基中分别设计4个浓度梯度,考察了组分A对细胞生长和抗体表达的影响,以期搜寻出基础培养基和流加培养基中组分A的最适浓度。结果表明,随着组分A浓度的增加,细胞IVCC增加,抗体产量增加;但当组分A浓度过高时抗体表达受到抑制。通过考察培养环境中组分A总添加浓度对细胞生长和抗体表达的影响,得出基础培养基中组分A最优浓度为95.33 mg/L,流加培养基中最优浓度为189 mg/L。通过在2L反应器中对组分A最优浓度进行验证,最终IVCC达到79.16×109 cells·day/L,增加了74.29%,抗体产量为2.04 g/L,提高了1.83倍,抗体比生成速率为34.07 mg/(109cells·day),增加了18.71%。 通过本文的研究,明确了作为脂类前体的组分A对CHO细胞生长和抗体表达的影响,并优化了培养基中组分A的添加浓度。基于脂类代谢分析,建立了高效经济的细胞培养过程,并为培养基的优化提供了依据,为后续大规模单克隆抗体工业化生产奠定基础。