【應用分享】抗體生產的重要參數(shù)：葡萄糖、氨基酸

時間：2023-7-12閱讀：190

近幾十年來，重組治療蛋白的年度全球市場已大幅增長。特別是單克隆抗體（mAbs），它為癌癥、炎癥疾病、傳染病和自身免疫性疾病提供了新的治療途徑，在監(jiān)管審批和全球銷售方面都取得了顯著的成功。中華倉鼠卵巢（CHO）細胞更是被廣泛用于生產重組抗體，因為它們生長旺盛，并且有可能產生具有類似于人類的糖基化模式的非免疫原性抗體。糖基化作用在治療性IgG的生物學特性中起著關鍵作用，例如，效應物功能、免疫原性、穩(wěn)定性和清除率。因此，糖基化的控制對于滿足監(jiān)管要求和質量合規(guī)至關重要。每個糖基化位點上的聚糖結構的異質性可以根據(jù)其生物合成階段而變化，從較不成熟的形式（例如，非糖基化和高甘露糖形式）到更成熟的類型（例如，半乳糖基化或唾液酸化形式）。

而糖酵解和谷氨酰胺代謝是CHO細胞的關鍵代謝途徑。通過糖酵解，CHO細胞消耗葡萄糖作為能量生產的主要碳源，并產生乳酸作為最常見的代謝副產物。谷氨酰胺裂解是CHO細胞吸收有機氮進行生物質合成的主要途徑，同時釋放銨離子作為主要副產物。補料分批培養(yǎng)（fed-batch）在工業(yè)上廣泛用于生產重組抗體。在fed-batch中，定期相應的補料培養(yǎng)基/葡萄糖可提供足夠的營養(yǎng)，來支持細胞生長和代謝，使高密度細胞存活并表達產物，延長存活能力和誘導高產。然而，細胞副產物的積累可能會抑制細胞生長，減少抗體產生，并給抗體糖基化帶來不利影響。

氨基酸濃度也是重要的影響因素之一，如培養(yǎng)物中與細胞生長和IgG生產力有關的Leu和Arg水平需要得到很好的控制。具有最高消耗率的氨基酸與產生的IgG中存在的的氨基酸相關，因此在培養(yǎng)過程中需要確保足夠的可用性。個案分析對于理解培養(yǎng)基和工藝優(yōu)化對糖基化的影響是必要的。了解細胞生長、細胞代謝、IgG合成和糖基化之間的相互作用，以及這些因素在代謝水平上如何在不同細胞系和培養(yǎng)基組成之間變化，將有利于生物過程優(yōu)化和培養(yǎng)基開發(fā)。

美國908devices公司針對培養(yǎng)基開發(fā)對于早期工藝開發(fā)的重要性推出了兩款產品，一款是針對常規(guī)的兩種重要參數(shù)葡萄糖和乳酸的在線生化分析儀Maven，采用透析膜和生物（酶）傳感器的技術原理，其中選擇性透析膜在確保罐內無菌環(huán)境與非嚴格無菌的運輸緩沖液體系不交叉的情況下實現(xiàn)只透過葡萄糖和乳酸小分子，通過緩沖液的運輸?shù)竭_測量單元，達到不采樣分析的效果。另一個技術核心，測量單元，使用的生物（酶）傳感器對分析物具有高度特異性，低濃度下依舊可以保持有效的測量精度。對于小體積的發(fā)酵/培養(yǎng)，這種不損失樣品的采樣方式在實現(xiàn)高頻次采樣的同時還降低了污染風險。最高2分鐘一次的測量頻率，可以達到實時監(jiān)測葡萄糖乳酸的效果，尤其適用于在早期工藝摸索，研究葡萄糖的代謝情況，從而制定fedbatch的補料策略或者實現(xiàn)自動補料。

另一款產品REBEL，作為專用的培養(yǎng)基成分分析儀，采用微流控芯片技術（CE-MS 毛細管電泳-質譜聯(lián)用原理），幫助研發(fā)人員擺脫傳統(tǒng)的分析表征流程（步驟多、耗時長），對于REBEL，樣品僅需微升級別的消耗量即可完成多次分析（<30ul），單次分析不到10分鐘就能完成>30種成分（圖2）的濃度分析，操作和樣品制備流程極為簡易，相比傳統(tǒng)流程兼顧效率和成本。