前言
中國倉鼠卵巢細胞（CHO）是治療性蛋白質(zhì)工業(yè)生產(chǎn)的重要平臺，被廣泛應(yīng)用于重組抗體藥物的生產(chǎn)。在抗體工藝研發(fā)中，一次性生物反應(yīng)器（Single-use bioreactor，SUB）具有使用靈活、交叉污染風(fēng)險低、清潔驗證成本低、提升生產(chǎn)效率^[1]等優(yōu)點，受到研發(fā)和生產(chǎn)企業(yè)的青睞。

在之前的實驗中，我們使用Endura SUB^® 3L一次性細胞罐(非浸入式DO電極）進行抗體（CHO-K1）工藝可行性驗證。本次實驗在Endura SUB^® 15L 一次性細胞罐進行抗體（CHO-K1）工藝可行性驗證。培養(yǎng)過程中最高細胞密度達1.32×10⁷cells/mL，前期細胞活率維持在95%-100%之間，培養(yǎng)第14天檢測蛋白表達量為6.63g/L。結(jié)果表明Endura SUB^® 15L一次性生物反應(yīng)器能夠滿足抗體生產(chǎn)中細胞培養(yǎng)及蛋白表達工藝需求。

圖1 D2MS設(shè)備和數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)(左）+Opti-Cell mini生物反應(yīng)器控制器（中）+Endura SUB^® 15L一次性細胞罐（右）

材料和方法

控制器：迪必爾生物 Opti-Cell mini 生物反應(yīng)器

罐體：Endura SUB® 15L一次性細胞罐

本次實驗以7.5×10⁵ cells/mL的細胞密度接種，pH、DO電極選擇浸入式。空氣以0.06 L/min（0.008 VVM）的通氣速率進行恒通，DO由氧氣的通氣速率級聯(lián)控制，pH由二氧化碳（酸）通氣速率級聯(lián)控制。其他參數(shù)控制和補料控制見表1和表2。

表1 工藝控制參數(shù)設(shè)定

表 2 補料控制條件

結(jié)果和分析
本次實驗細胞前期快速生長，最高活細胞密度達1.32×10⁷ cells/mL，細胞活率維持在95%～100%之間，在第14天結(jié)束培養(yǎng)（圖2）。

葡萄糖（Glucose）濃度保持在2.49 g/L以上，保證糖的供給；并且此次培養(yǎng)的乳酸（Lactate）濃度在前期最高達1.35 g/L，第三天開始下降，第七天至實驗結(jié)束乳酸維持在0.04 g/L～0.08 g/L（圖3）。

此次培養(yǎng)過程二氧化碳分壓（pCO₂）在19.4 mmHg～35.9 mmHg之間波動（圖4）。而pCO₂如果低于臨界值下限25 mmHg，對細胞以及抗體表達存在一定影響^[2]。

圖2 CHO-K1 細胞生長曲線及活率變化曲線

圖3 CHO-K1 細胞培養(yǎng)過程葡萄糖消耗曲線和乳酸鹽代謝曲線

圖4 CHO-K1 細胞培養(yǎng)過程 pCO₂及 pO₂變化曲線

圖5 CHO-K1 細胞培養(yǎng)過程蛋白累積表達量

結(jié)論
在本次實驗中，CHO-K1細胞進行了長達14天的培養(yǎng)，最終蛋白表達量為6.63g/L，與之前使用Endura SUB® 3L一次性細胞罐上進行的CHO-K1細胞培養(yǎng)實驗結(jié)果一致（第14天蛋白累計表達量達到6.859g/L）。結(jié)果表明，Endura SUB^® 15L一次性細胞罐可高效進行基于CHO細胞的抗體工藝開發(fā)，支持批次培養(yǎng)、補料分批（流加）培養(yǎng)和灌流培養(yǎng)等多種模式。

迪必爾生物一次性罐體擁有500mL-15L罐體規(guī)格、滿足150mL-10.5L工作體積的豐富產(chǎn)品線；傳統(tǒng)攪拌式罐體設(shè)計保證良好的放大性，滿足多種細胞培養(yǎng)和微生物發(fā)酵需求；可適配多種反應(yīng)器控制器；豐富的配件滿足各種功能需求，為當(dāng)前多變的生物工藝開發(fā)提供可靠、高效的一站式解決方案。

[1] 王遠山, 朱旭, 牛坤, 徐建妙. 一次性生物反應(yīng)器的研究進展[J]. 發(fā)酵科技通訊, 2015, 44 (03): 56-64.
[2] Zhao Liang, Wang Chen, Wang Jiaqi, Fan Li, Chen Min, Ye Qian, Tan WenSong. Low CO₂ partial pressure steers CHO cells into a defective metabolic state.[J]. Biotechnology letters, 2023, 45(9) : 1103-1115.

應(yīng)用技術(shù)與工程研究中心（CARE） 汪興 供稿