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3.2细胞大规模培养工艺开发
目前,国际上重组抗体的制备主要采用动物细胞培养工艺,其容积产率一般可达3-5g/L [27](最高可达13g/L[34])。大型制药企业的培养规模超过二十万升(如:Amgen公司 200,000L,Genentech 公司250,000L等)[21],国内重组抗体生产水平低于1g/L,流加培养规模不超过3,000L(中信国健),灌注培养规模不超过(500L)[18, 19]。
动物细胞用培养基逐渐由“无血清培养基”或“无动物来源培养基”转向“化学明确培养基” [35]。在培养基优化策略上,除了传统的“组分滴定”、“培养基混合”、“消耗成分分析”,“化学计量法”外[36],目前更多的倾向于综合上述方法优点的“理性培养基优化[37]”和“系统培养优化” [38]。此外,借助迷你反应器(BioLectorTM、SimCellTM、Micro-24TM,ambrTM等),可实现高通量实验设计[39]。
流加培养模式是目前重组抗体生产的主流方式,其配套反应器多为搅拌罐和气升罐。近年来兴起的一次性反应器(waveTM、Hyclone S.U.BTM等)多用于扩增种子细胞或制备小规模样品。流加培养存在营养物质消耗、代谢废物积累,以及产品质量不稳定等问题,因此其工艺优化集中在基础培养基、流加培养基以及流加策略上[40][41][42]。
灌注培养模式下,细胞密度、蛋白产量可较流加模式提高数倍[43, 44]。但是该工艺需使用细胞截留需特殊装置(如旋转滤器、倾斜沉降装置、超声截留装置等)[45],这就限制了其工艺的可操作性和放大性。灌注培养工艺的优化策略为通过优化培养基组分,降低灌流速度,提高产物容积收率[46]。
细胞培养工艺中的物理条件(温度、pH、渗透压等)、营养成分等均会重组抗体的质量(聚体[47]、糖基化[48],电荷变异等[49][50])影响。因此,建立用于上市抗体生产的细胞培养工艺,需要事先对其进行充分的“定性研究”,以确定各工艺参数的控制范围[51][52]。