基于Tubespin生物反应器的CHO细胞无血清培养基的高通量筛选与优化

摘要

随着重组蛋白药物和单克隆抗体药物的迅猛发展，CHO细胞大规模培养作为商业化生产单抗等需要糖基化修饰的、结构复杂蛋白质的关键技术已被广泛研究，其中细胞无血清培养基的筛选和优化一直是该领域研究的热点。本研究针对CHO DG44细胞系，采用高通量缩小反应器Tubespin和二氧化碳箱式摇床ISF4-X构建了一个无血清培养基高通量筛选平台，优化了Tubespin培养细胞的条件，并通过对CHO细胞批次培养的代谢分析和关键添加组分的筛选，得到了两种高效能原创CHO细胞无血清培养基配方，为将来大规模单克隆抗体生产平台的建立提供技术支撑。
　　我们首先通过实验对比，选定DF12作为无血清培养基优化的起始培养基，采用Tubespin反应器对CHO DG44细胞培养的细胞接种密度和培养旋转转速进行了优化，得到最优培养条件为180rpm/min，10ml，37℃，5％CO2，接种密度0.3×105cells/ml，并通过添加25mg/L硫酸葡聚糖成功解决了细胞高密度(8.117×106cells/ml)悬浮培养时的成团问题。
　　ITS（胰岛素，转铁蛋白，亚硒酸钠）是CHO DG44细胞培养的最重要添加物，我们采用中心复合设计法对ITS进行响应面分析，得到最适合CHO DG44细胞培养的最优ITS添加浓度分别为胰岛素20mg/L，转铁蛋白10mg/L，亚硒酸钠25μg/L。我们并成功使用低成本的盐混合液（16mg/L柠檬酸铁，1mg/L硫酸锌，25μg/L亚硒酸钠）替代了ITS。我们还采用Plackett-Burman法对11种关键添加组分进行了筛选，发现对细胞生长促进作用最显著的三个组分依次是还原性谷胱甘肽、腐胺、白蛋白。
　　AQC柱前衍生RP-HPLC法用于分析不同培养基批次培养前后17种氨基酸含量变化，发现消耗量较大的氨基酸主要有天冬氨酸，丝氨酸，精氨酸，组氨酸，半胱氨酸，苯丙氨酸，脯氨酸等，其中半胱氨酸基本耗尽。根据初始氨基酸成分对比和氨基酸消耗情况我们设计了两种混合氨基酸配方进行氨基酸优化实验，与对照组相比，细胞生长密度均不同程度提高，最高提升70％以上。高渗能明显抑制细胞增殖，降低细胞存活率，而添加8mM Gln则能一定程度提高细胞对高渗的耐受性。

目录

声明

摘要

中英文缩略词表

第1章 引言

1．1 概述

1．1．1 无血清培养基研究进展

1．1．2 国内外市场调查

第2章 无血清培养基高通量筛选与优化体系建立

2．1 CHO细胞株系简介

2．2 Tubespin体系简介

2．3 细胞快速计数方法概述

第3章 无血清培养基关键添加组分的筛选与优化

3．1 实验方法与材料

3．1．1 细胞培养

3．1．2 细胞存活率检测

3．1．3 实验材料

3．2 初始培养基筛选及快速优化初探

3．2．1 Tubespin体系培养条件优化

3．2．2 初始培养基筛选

3．2．3 快速粗优化初探

3．3 ITS优化与替代

3．3．1 响应面法优化ITS

3．3．2 ITS替代实验

3．4 无血清培养基关键组分筛选

第4章 不同培养基中CHO DG44细胞氨基酸代谢差异分析

4．1 AQC柱前衍生高效液相色谱法的建立

4．1．1 实验方法

4．1．2 AQC柱前衍生RP-HPLC法分析氨基酸的有效性验证

4．2 不同培养基氨基酸代谢差异分析及优化探讨

第5章 高渗条件对CHO DG44细胞生长与代谢的影响

5．1 实验方法

5．2 高渗与细胞生长

5．3 高渗与细胞代谢

第6章 结论与展望

6．1 结论

6．2 展望

致谢

参考文献

附录

攻读学位期间的研究成果

综述 Tubespin旋转管在CHO细胞无血清培养基高通量筛选与优化中的应用