基于DOE设计和氨基酸补加策略提高CHO细胞表达抗CD20单克隆抗体*

中国仓鼠卵巢细胞(CHO)流加培养生产单克隆抗体是目前主流培养方式,其中环境参数(pH和温度)和营养成分均影响细胞生长、碳氮源代谢和外源蛋白表达,是培养过程中关键的控制参数。采用实验设计(design of experiment,DOE)方法研究培养参数(温度、pH)对CHO细胞生长和抗CD20抗体表达的影响,建立营养限制型氨基酸流加策略,实现抗CD20抗体的高表达。结果表明,温度是影响蛋白质表达的显著因素,35℃有助于提高细胞密度和目标抗CD20抗体表达,而pH对抗CD20表达影响不显著,且温度和pH无交互作用,经DOE预测分析最佳培养条件是温度35℃和pH7.0。在该最佳培养条件下,在培养后期酪氨酸和半胱氨酸的浓度都低于0.1mmol/L。在培养的第2天通过补加1.5mmol/L酪氨酸和1mmol/L半胱氨酸避免营养限制,抗CD20抗体表达水平提高了24.1%,且对蛋白糖型无影响。     

运用氨基酸分析法和DOE法优化抗PD-1单克隆抗体生产用培养基

本研究采用氨基酸分析法结合DOE设计法优化并获得高表达抗PD-1单克隆抗体生产用基础和补料培养基。通过对市售多种基础和补料培养基进行筛选,获得细胞生长状况较优的基础培养基和抗体表达较高的补料培养基,利用氨基酸分析法检测较优基础培养基和补料培养基中氨基酸消耗情况,确定影响细胞生长和抗体表达的关键氨基酸种类,利用DOE分析软件设计分别在较优基础和补料培养基中添加不同浓度的氨基酸种类及浓度,根据细胞生长及抗体表达,优化得到抗PD-1单克隆抗体的基础和补料培养基组合。最终优化后基础培养基配方为:Hycell CHO培养基中添加1.04 mmol/L L-天冬酰胺和0.76 mmol/L L-谷氨酰胺。最终优化后补料培养基配方为:OPM CHOCD Feed1补料培养基中添加38.7 mmol/L L-组氨酸,75.0 mmol/L L-酪氨酸,64.0 mmol/L L-丝氨酸,49.2 mmol/L L-谷氨酰胺和18.7 mmol/L L-半胱氨酸。经过3 L反应器培养验证,优化后的培养基比未优化时,最大活细胞密度(PVCD)提高了62.7%,抗PD-1单克隆抗体表达量提高了71.5%,且活性无明显差异。     

表达重组抗CD52单克隆抗体CHO细胞灌流培养基的筛选

目的筛选重组抗CD52单克隆抗体CHO细胞株培养和连续灌流表达用培养基,以提高抗体表达量。方法通过调整原有批培养用培养基中谷氨酰胺和植物水解蛋白,获得5种培养基配比。使用模拟灌注方式进行细胞培养,分析细胞密度、活细胞比率和目标蛋白表达,筛选连续灌流细胞培养和表达用培养基。最后在7 L反应器中采用灌注培养方式对筛选获得的培养基进行验证。结果使用50 mL细胞培养管进行模拟灌注培养时,活细胞比率较高,达到90%以上;CHO细胞在添加谷氨酰胺至4.0 mmol/L和植物水解蛋白至5.0 g/L的批培养用培养基中生长速度最快;在基础培养基中抗体表达量比优化前高15%。20 d培养周期内,优化的培养基在7 L反应器中可以维持CHO细胞密度在(2 727±253)万个/mL,活细胞比率在95%以上。结论通过模拟灌注培养,筛选获得了一种在7 L反应器灌流培养中适宜于重组抗CD52单克隆抗体CHO细胞表达的培养基。     

氨浓度升高对CHO细胞维持期抗体融合蛋白的表达及N-糖基化的影响

为了深入理解在中国仓鼠卵巢(CHO)细胞流加培养过程中氨对抗体融合蛋白表达和N-糖基化的作用,认识氨影响N-糖基化加工的作用位点,考察了在细胞维持期(产物表达期)不同氨浓度条件与CHO细胞维持与代谢、抗体融合蛋白表达和N-糖链结构的关系。结果显示,氨浓度在5-12 mmol/L范围内对维持期的细胞生长曲线、葡萄糖和谷氨酰胺的消耗以及乳酸和氨的生成情况没有明显影响。但当氨浓度大于5 mmol/L时,随着氨浓度的升高,抗体融合蛋白的唾液酸化程度和半乳糖化程度均不断降低,而岩藻糖基化程度和高甘露糖糖型比例则没有变化。当氨浓度升高至大于9 mmol/L后,抗体融合蛋白的表达能力和最终表达量开始降低。因此,应在细胞培养工艺过程开发时控制氨的生成至小于5 mmol/L,以避免氨的累积导致产物的半乳糖化和唾液酸化程度降低以及产物表达量下降。     

CHO细胞表达抗血管内皮生长因子单克隆抗体工艺优化

抗血管内皮生长因子单克隆抗体(VEGF-MA)能够抑制肿瘤生长,具有良好的市场前景。本研究利用一株重组中国仓鼠卵巢细胞(Chinese hamster ovary cell,CHO)细胞株表达VEGF-MA。首先对培养基种类进行优化,筛选最优的基础培养基、补料培养基和外源添加物。研究结果表明:最有利于重组CHO细胞株表达VEGF-MA的基础培养基、补料培养基和外源添加物分别为ActiCHO P Powder CD、CD Efficient Feed C AG和Sheff-CHO Plus PF ACF。利用这一培养基配比在摇瓶和3 L发酵罐中培养重组CHO细胞,VEGF-MA产量均可达到3.20 g/L。在3 L发酵罐中进一步优化培养条件,结果表明:最优的接种密度、pH、溶解氧浓度、前期培养温度和后期培养温度分别为1.0×10^6个/mL、7.10、40%、36.5℃和34℃,此时的VEGF-MA产量能够达到4.10 g/L。VEGF-MA质量指标均处于标准范围内:电荷异质性、糖基化水平和蛋白纯度分别为26.1%、59.1%和95.1%。     

丁酸钠和丙酸钠对工程CHO细胞生长代谢和嵌合抗体表达的影响

抗p185erbB-2基因工程抗体是一种有潜力的抗肿瘤药物。以稳定表达抗p185嵌合抗体的重组工程CHO细胞株为对象,分别用不同浓度丁酸钠(0~2mmol/L)和丙酸钠(0~10mmol/L)对处在对数生长期的细胞进行处理,在连续5d的培养过程中,每隔24h取样测活细胞数量,并用ELISA检测上清中抗体含量,5d后结束培养用FACS检测细胞周期。同时还用丁酸钠和丙酸钠处理长至90%满度的细胞,然后每隔12h取样一次检测葡萄糖和乳酸的含量。结果表明丁酸钠和丙酸钠可以有效地提高嵌合抗体在工程CHO细胞中的表达,表达量最高时可达58.3~59.6mg/L,是对照组的1.5倍。同时抑制细胞生长和阻断细胞周期在G1期,并且可减少培养过程中葡萄糖的消耗和乳酸的生成。和丁酸钠相比,丙酸钠具有较小的细胞毒性,是一种有潜力的替代品。     

分泌重组抗体的CHO细胞体外培养条件的优化

目的：对生物反应器细胞培养时培养时培养基组成进行优化。方法：以稳定转染了抗CD3人源化抗体的CHO细胞为模型,以无血清培养基经生物反应器高密度细胞培养后分子量小于50kDR的超滤液为基础培养基,在细胞培养板中考察添加氨基酸、丁酸钠、柠檬酸铁等多种成分对细胞生长状态和蛋白表达量的影响、结果：2mmol/L丁酸钠可以有效地诱导蛋白的表达,丁酸钠和柠檬酸铁对于促蛋白表达有协同作用,适量添加培养过程中消耗较快的氨基酸可提高细胞数和蛋白的表达量。结论：利用所述方法可快速优化培养基成分,显著提高生物反应器中细胞的蛋白表达量。     

抗CD3/抗CD20双特异性单链抗体的表达、鉴定及活性分析

设计并合成多个60bp左右的DNA小片段 ,经重叠延伸PCR扩增获得1640bp的抗CD3 抗CD2 0双特异性单链抗体完整基因片段 ,将其克隆入真核定点表达载体pcDNA5 FRT中 ,脂质体法转染Flp-In^TM CHO细胞 ,获得稳定表达细胞株 ,目的蛋白在上清中的表达量约为 300μg/L。采用Ni_NTA柱对其进行了纯化 ,经SDS-PAGE蛋白电泳及Western-blot分析结果表明 ,含组氨酸标签的目的蛋白的分子量约为 70kD ,与预期结果一致。活细胞间接免疫荧光实验和玫瑰花环实验证明抗CD3抗CD20双特异性单链抗体具有与Ramous(CD20+)及Jurkat(CD3+)细胞特异性结合的活性。光学显微镜下可以观察到抗CD3 抗CD2 0双特异性单链抗体可以有效介导人外周血淋巴细胞裂解B淋巴瘤细胞Ramous。以上工作为进一步了解抗CD3 抗CD2 0双特异性单链抗体的体内体外生物学活性奠定了基础。     

CHO细胞无血清培养基的工艺优化

本文以表达人肿瘤坏死因子受体-人Ig G-Fc抗体融合蛋白的CHO细胞为研究对象,通过对影响其细胞密度、活力及蛋白表达量和聚体百分比的进行了3个大类因素的考察,即水解物:0.5%酵母提取物,0.5%谷类水解物,0.5%大豆蛋白水解物,0.5%植物蛋白胨;脂类物质:10 mmol/L磷脂酰胆碱,10 mg/L乙醇胺,0.05%脂肪乳剂;激素类物质:10μmol/L氢化可的松(肾上腺皮质激素),10 mg/L胰岛素,20 n M孕酮(类固醇激素)。结果表明,水解物中0.5%酵母水解物,脂类物质中10 mg/L乙醇胺,激素类物质中10 mg/L胰岛素对提高CHO细胞密度、活力和蛋白表达量和降低聚体含量具有重要促进作用。     

抗CD20嵌合抗体的表达与活性检测

表达了基因重组抗CD20嵌合抗体并对其生物学活性进行了初步鉴定。设计合成轻、重链可变区序列;提取血液RNA,通过RT-PCR得到人κ、IgG1的轻、重链恒定区序列。运用重叠延伸PCR,连接可变区与恒定区,将轻、重链基因连接至pIRES双表达载体。将质粒以阳离子脂质体转染CHO细胞,ELISA挑选阳性克隆,共获得7株表达较高的克隆,表达量约为2mg/L。扩大培养阳性克隆anti-CD20-1B3,收获上清,以蛋白A进行亲和层析纯化表达蛋白。SDS-PAGE检测表明纯化纯度达到95％,蛋白相对分子量与理论值吻合。以CD20₊细胞Raji、Daudi、Ramous检测,表明该抗体能与CD20抗原特异性结合,体外杀伤试验说明抗体能够杀伤CD20₊淋巴瘤细胞。     

Human peripheral blood T helper cell-induced B cell activation results in B cell surface expression of the CD23 (BLAST-2) antigen

We have developed an in vitro system to assess the early stages of B cell activation induced by peripheral blood T helper cells. Peripheral blood mononuclear cells are cultured for 16 hr with anti-CD3 monoclonal antibody (mAb), T lymphocytes are then removed by sheep red blood cell rosette depletion, and expression of the B cell surface activation antigen CD23 (BLAST-2) is assessed by indirect immunofluorescence. Anti-CD3 mAb, but not a control anti-CD5 mAb, stimulates the expression of CD23 on 20-50% of peripheral blood B cells cultured with autologous T cells. T cell subset depletion studies show that the CD4+ T cell subset is responsible for anti-CD3-mediated induction of CD23 on autologous B cells. Anti-CD3-induced, T helper cell-dependent CD23 expression is not MHC-restricted, as allogeneic combinations of T and non-T cells, cultured in the presence of anti-CD3 antibody, also result in the expression of B cell CD23. Individuals whose monocyte Fc receptors bind murine IgG1 mAb poorly fail to trigger T cell proliferation in response to murine IgG1 anti-CD3 mAb and also fail to express B cell CD23 following culture of PBMC with IgG1 anti-CD3 mAb, while the usual expression of CD23 is seen after culture with IgG2a anti-CD3 mAb. The mechanism of anti-CD3-induced B cell activation was addressed in experiments using a two-chamber culture system. While little IL-4 activity was detected in anti-CD3-stimulated culture supernatants, optimal induction of CD23 was observed when T and B cells were cultured together in a single chamber. This suggests that under physiologic conditions, in which quantities of lymphokine may be limiting, close physical contact between the anti-CD3-activated Th cell and B cell may be required for CD23 expression. The anti-CD3-induced BLAST-2 assay will facilitate the analysis of Th cell-mediated B cell activation in any individual and should permit us to separately evaluate the roles of Th cells and B cells in the impaired immunoregulation characteristic of autoimmune disorders.     

促进CHO细胞生长及其产物hNGF表达的培养条件的初步研究

以稳定表达人神经生长因子（hNGF）的重组工程CHO细胞株为对象,采用无血清流加悬浮培养（Fed batch culture）方式,考察使用基础培养基(无特殊添加物),分别添加丁酸钠、DMSO、KH2PO4的培养基及不同培养温度（32℃和37℃）对细胞生长和重组蛋白表达的影响。每日取样检测细胞密度、细胞活率、葡萄糖浓度、重组蛋白浓度。结果表明细胞培养温度由37℃下降至32℃,细胞生长周期明显延长,重组蛋白产量增加。5mmol/L丁酸钠和2% DMSO的加入虽然提高了重组蛋白的表达量,但严重抑制细胞生长。最大的蛋白比生成速率（qNGF）出现在37℃培养且添加2% DMSO的培养条件下,而最高蛋白表达量则出现于32℃培养添加3.65mmol/L KH2PO4的培养条件下。研究表明,将培养温度设为32℃,在基础培养基中添加3.65mmol/L KH2PO4或1% DMSO是提高hNGF表达水平的有效方法。     

静息细胞转化生产3-羟基丙酸的条件优化

本文研究了静息细胞生物转化生产3-羟基丙酸的反应体系。考察了以甘油为底物,利用静息细胞转化生产3一羟基丙酸的相关因素,确定了最佳的转化条件：细胞浓度20g／L,甘油浓度20g／L,辅酶VB12浓度10mg／L,NAD＋浓度0．15mmol／L,温度35℃,反应体系为0．05mol／LpH7．0Tris—HCl缓冲液。在上述条件下反应6h后,3-羟基丙酸的产量达到为3．17g／L,底物转化率为28．33％。由上述结果可知,采用静息细胞转化法为3-HP的生物合成提供了一种可能的方法。     

Different fermentation processes produced variants of an anti-CD52 monoclonal antibody that have divergent in vitro and in vivo characteristics

The anti-CD52 antibody has already been approved for the treatment of patients with resistant chronic lymphocytic leukemia, relapsing-remitting multiple sclerosis, and has demonstrable efficacy against stem cell transplantation rejection. A CHO cell line expressing a humanized anti-CD52 monoclonal antibody (mAb-TH) was cultivated in both fed-batch and perfusion modes, and then purified. The critical quality attributes of these mAb variants were characterized and the pharmacokinetics (PK) properties were investigated. Results showed that the perfusion culture achieved higher productivity, whereas the fed-batch culture produced more aggregates and acid components. Additionally, the perfusion culture produced similar fucose, more galactose and a higher proportion of sialic acid on the anti-CD52 mAb compared to the fed-batch culture. Furthermore, the perfusion process produced anti-CD52 mAb had higher complement-dependent cytotoxicity (CDC) efficacy than that produced by the fed-batch culture, a result probably linked to its higher galactose content. However, antibody produced by fed-batch and perfusion cultures showed similar PK profiles in vivo. In conclusion, perfusion is a more efficient method than fed-batch process in the production of functional anti-CD52 monoclonal antibody. Product quality variants of anti-CD52 mAb were found in different cell culture processes, which demonstrated different physiochemical and biological activities, but comparable PK properties. Whether these observations apply to all mAbs await further investigation.     

丁酸钠对CHO-EPO工程细胞株rhEPO表达量的影响

以稳定整合有ｐＥＤＥＰＯ的ＣＨＯＥＰＯ工程细胞株为研究对象,在无血清条件下,系统观察了０５、１０、２５和５０ｍｍｏｌ／Ｌ４个浓度的丁酸钠作用于该细胞株的情况,结果表明：丁酸钠对ＣＨＯＥＰＯ工程细胞的生长有明显的抑制作用;影响ＣＨＯＥＰＯ工程细胞ＥＰＯ表达,浓度１０ｍｍｏｌ／Ｌ可提高ＥＰＯ表达量２５倍左右,并可持续较长的一段时间;延缓ＣＨＯＥＰＯ工程细胞在无血清培养时的细胞脱落;提高ＣＨＯＥＰＯ工程细胞ＥＰＯｍＲＮＡ水平     

表达抗-CD25单克隆抗体的GS-NS0骨髓瘤细胞无血清培养及代谢特性

抗-CD25单克隆抗体作为免疫抑制剂拥有广阔的市场前景和巨大的经济价值。本实验以表达抗?CD25单克隆抗体的GS-NS0细胞为研究对象,开发了支持其大规模培养和抗体表达的无血清低蛋白培养基,批培养最大活细胞密度和最大抗体浓度分别达3×106cells/mL和300mg/L以上,比商业无血清培养基(Excell 620+0.2% primatone)分别提高了100%和46%。通过批培养实验,研究了细胞的生长、葡萄糖和氨基酸代谢、以及产物表达特点,并揭示了批培养过程中初始葡萄糖浓度对GS-NS0细胞生长与代谢的影响规律。为优化GS-NS0细胞培养过程和抗CD25单抗成功迈向产业化提供了重要的科学依据。