表达单克隆抗体的CHO细胞无蛋白培养基的开发与优化

论文摘要

单克隆抗体应用于医学很多领域,具有重要的社会和经济价值,然而由于动物细胞表达效率和规模的限制,目前其产能尚不能满足日益增长的市场需求。动物细胞培养基的开发与优化是动物细胞培养中的重要环节之一。传统的无血清培养基中通常含有潜在污染源的动物源蛋白,加之商业无蛋白培养基成本高、成分复杂且保密,不利于后续培养过程的开发和优化。因此,开发能支持细胞高密度生长和产物高浓度表达的无蛋白培养基,以满足抗体生产过程中的低成本和高产能的诉求,是抗体成功迈向产业化进程中一项必不可少的工作,也是本文研究工作的核心所在。本文以表达单克隆抗体的CHO细胞为研究对象,首先在已具有自主知识产权无血清培养基SF的基础上,开发了能够支持细胞生长和稳定传代的无蛋白培养基PF1,摇瓶批培养达到最高细胞密度与最高抗体浓度分别为35.0×105cells/mL和160 mg/L,与SF培养基相比分别提高了21%和36%。之后,进一步研究了主要营养物质如氨基酸、维生素和葡萄糖对CHO细胞生长、代谢与抗体合成的影响。实验发现,对培养过程中一些消耗较多的氨基酸进行补充,虽然不能显著提高细胞密度,但却促进了培养后期细胞活性维持,使抗体产量提高了25%；而维生素能有效促进细胞生长并延长培养时间,3组维生素的添加分别使最终抗体浓度提高了22%、53%和24%；此外,葡萄糖作为重要的碳源和能源物质,其浓度过低或过高时均会抑制细胞生长,不利于抗体合成。通过维持葡萄糖在适当浓度（5-30mmol/L）,能有效促进细胞生长并延长培养时间,其批培养的抗体产量相比低糖与高糖浓度时分别提高了126%与67%。最后,基于上述研究结果,通过合理调整基础无蛋白培养基PF1中各营养物质的浓度配比,形成了优化的无蛋白培养基PF-Opt。细胞在该培养基中的最高密度与抗体产量分别达到52.6×105cells/mL和274 mg/L,其最高细胞密度是商业培养基HyQ SFM4CHO与Ex-cel1302的1.3和1.9倍,抗体产量则是二者的1.1和2.3倍。通过本文的工作,成功开发并优化了表达单克隆抗体的CHO细胞无蛋白培养基,为单克隆抗体的高效工业化生产奠定了基础,并为其后续过程开发和优化提供了参考,同时对其它动物细胞无蛋白培养基的研究开发具有重要的借鉴作用。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 文献综述
• 1.1 动物细胞培养生产抗体类药物概述
• 1.1.1 动物细胞培养技术的发展
• 1.1.2 抗体类药物概述
• 1.1.3 动物细胞培养生产抗体类药物的研究进展
• 1.2 无蛋白培养基
• 1.2.1 细胞培养基的历史与发展趋势
• 1.2.2 无蛋白培养基的开发
• 1.2.3 无蛋白培养基的研究进展
• 1.2.4 动物细胞无蛋白培养存在的问题
• 1.3 CHO细胞培养生产单克隆抗体简介
• 1.4 本文研究内容、目的及意义
• 第2章 无蛋白培养基的开发
• 2.1 引言
• 2.2 材料与方法
• 2.2.1 细胞株与培养基
• 2.2.2 细胞培养
• 2.2.3 分析方法
• 2.2.4 数据处理
• 2.3 结果与讨论
• 2.3.1 CHO细胞在自制无血清培养基中的生长与抗体合成
• 2.3.2 无血清低蛋白培养基的开发
• 2.3.3 无蛋白培养基的开发
• 2.3.4 CHO细胞在几种培养基中生长代谢及抗体合成的比较
• 2.4 小结
• 第3章 CHO细胞在无蛋白培养基中的生长、代谢与抗体合成特性
• 3.1 引言
• 3.2 材料与方法
• 3.2.1 细胞株与培养基
• 3.2.2 细胞培养
• 3.2.3 分析方法
• 3.3 结果与讨论
• 3.3.1 CHO细胞在无蛋白培养基中的生长、代谢及产物表达
• 3.3.2 氨基酸和维生素对CHO细胞生长、代谢以及抗体合成的影响
• 3.3.3 葡萄糖对CHO细胞生长、代谢与抗体合成的影响
• 3.4 小结
• 第4章 无蛋白培养基的优化以及不同培养基特性的比较
• 4.1 前言
• 4.2 材料与方法
• 4.2.1 细胞株与培养基
• 4.2.2 细胞培养
• 4.2.3 分析方法
• 4.2.4 培养基的设计
• 4.3 结果与讨论
• 4.3.1 CHO细胞在优化的无蛋白培养基中的生长、代谢和抗体合成
• 4.3.2 CHO细胞在不同培养基中的培养参数比较
• 4.4 小结
• 第5章 全文总结及展望
• 5.1 全文总结
• 5.2 展望
• 参考文献
• 致谢