CHO细胞生长过程的建模及仿真研究

运用了一种以代谢协调和代谢调节概念为基础的生物工艺过程建模思想,以实际过程为背景建立了中国仓鼠卵巢细胞(CHO)的微载体培养生长模型,进行了仿真研究并得出了一些有意义的结论。

CHO细胞模型中整合素β3胞浆段尾部NITY基序对αⅡbβ3介导的细胞功能的影响

目的:探讨整合素β3胞浆段尾部NITY基序对αⅡbβ3介导的细胞功能的影响。方法:利用中国仓鼠卵巢(CHO)细胞模型建立共表达人类野生型整合素αⅡb和野生型β3或突变型β3ΔNITY(β3胞浆段缺失NITY基序)稳转的细胞株,通过细胞在固相化纤维蛋白原上的黏附及伸展试验检测各稳转细胞株的黏附及伸展功能,通过免疫共沉淀方法检测蛋白相互作用。结果:成功建立了CHO-αⅡbβ3和CHO-αⅡbβ3ΔNITY细胞株,稳定表达野生型整合素αⅡbβ3的CHO细胞具有在固相化纤维蛋白原上的黏附和伸展能力,与CHO-αⅡbβ3细胞株相比,CHO-αⅡbβ3ΔNITY细胞株的黏附能力减弱,但是黏附后的伸展能力无明显改变。免疫共沉淀结果显示,kindlin-2能够结合野生型整合素β3,但与突变型整合素β3结合的量显著减少。结论:整合素β3胞浆段缺失NITY基序引起细胞黏附功能受损,这种缺失突变导致整合素β3与kindlin-2蛋白的结合受到抑制,从而部分抑制了整合素β3的信号转导。

CHO细胞强化流加培养过程理性设计与建立

目的:由于强化流加培养工艺(intensified fed batch of ultra-high seeding density,uHSD-IFB)的接种密度与运行密度较高,传统低密度培养工艺的流加策略往往不能提供充足的营养物质用于该过程的细胞维持与产物表达,最终导致过程产率低、经济性下降;通过优化流加培养基以及补料方案,成功建立CHO细胞强化流加培养过程,从而提高目的蛋白产量。方法:以一株表达单克隆抗体的CHO-K1细胞株为研究对象,通过代谢动力学与化学计量学分析,设计出以葡萄糖为控制模型的两阶段动态反馈流加策略,并结合实验设计(design of experiment,DoE)筛选并优化流加培养基中关键微量元素的营养浓度。结果:优化设计后的uHSD-IFB过程有效缓解了uHSD-IFB过程营养物质的耗竭与代谢副产物累积之间的矛盾,实现了超高接种密度培养工艺的细胞生长与产物合成的目的;累积产量相较于优化前提高了95%,日体积产量提高了约97%。结论:该补料策略有助于快速建立高细胞密度、高产物表达的高接种密度强化流加培养过程。

表达TNFR-Fc融合蛋白的GS-CHO细胞动态流加培养过程的设计

人肿瘤坏死因子受体Ⅱ-Fc融合蛋白在治疗风湿性、类风湿性关节炎方面拥有广阔的市场前景和巨大的经济价值。本实验以表达TNFR-Fc融合蛋白的GS-CHO细胞为研究对象,结合细胞生长代谢特性和动力学参数分析,以葡萄糖为关键控制参数,通过测定培养上清的葡萄糖浓度对培养过程中的葡萄糖消耗进行及时的预测,调整流加速率,形成了以满足细胞生长代谢需要为基本原则的动态流加培养过程设计模型。在此控制模型指导下,建立了高效的流加培养过程。使最大活细胞密度和最大融合蛋白浓度分别达9.4×106cells/mL和207mg/L,较批次培养分别提高了3.4倍和3倍。本研究所采用的研究方法和控制策略为优化GS-CHO细胞培养过程和TNFR-Fc融合蛋白成功迈向产业化奠定了基础。

用于CD47靶向研究的细胞模型的构建

CD47是一个新的免疫检查点,然而人源细胞广泛表达CD47,且暂未发现CD47阴性的人源细胞,使CD47靶向研究缺乏可靠的研究模型。该研究以中国仓鼠卵巢(Chinese hamster ovary,CHO)细胞为基础,制备人源CD47慢病毒,进而感染CHO构建CHO-CD47细胞系。利用流式细胞术、反转录聚合酶链式反应(reverse transcription-polymerase chain reaction,RT-PCR)及生物结合检测,对CHO-CD47进行评估,流式检测结果表明,CHO-CD47细胞表达人源CD47的阳性率为94.7%,经冻融且10次传代后,CD47阳性率保持稳定(96.4%);RNA水平检测结果表明,CHO-CD47细胞中表达人源CD47 mRNA;此外,蛋白水平检测结果显示,CHO-CD47细胞可成功结合人源CD47配体信号调节蛋白α(signal regulatory protein α,SIRPα)和信号调节蛋白γ(signal regulatory protein γ,SIRPγ)重组蛋白。综上所述,CHO-CD47细胞模型成功构建,可用于CD47靶向研究的结合能力验证,为CD47靶向研究提供可靠的研究模型,为以CD47为靶点的癌症治疗研究提供一定研究基础。

GLP-1类似物活性检测细胞模型的建立及其功能分析

为探索GLP-1类似物活性检测模型在活性检测过程中影响稳定性与重复性的因素,该文以中国仓鼠卵巢(Chinese hamster ovary,CHO)细胞为模型细胞,构建真核表达载体p EGFP-N1/h GLP-1R-EGFP,并将其转染至CHO中,经过G418抗性筛选和流式细胞仪分选富集后有限稀释,筛选获得一株稳定高表达的单克隆细胞株。倒置荧光显微镜分析、流式细胞术分析以及RT-PCR实验结果显示,此检测模型转录和翻译了h GLP-1R-EGFP基因,并且表达的受体蛋白质位于细胞膜侧。以利拉鲁肽和艾塞那肽作为模型药物进行活性检测分析,结果显示,该检测模型具有极高的药物灵敏度,不同代数模型细胞测活相对稳定。该文还进一步探索了影响GLP-1类似物EC50测量值的因素,主要包括模型细胞受体表达量、胎牛血清以及其单一组分BSA。综上所述,构建的细胞模型在检测GLP-1类似物活性中,具有较好的稳定性和可重复性,为GLP-1类似物的药物筛选与活性评价提供方便可靠的模型基础。

一种基于等P/V策略的生物反应器缩小模型的建立

目的应用3 L生物反应器,基于等P/V策略建立生产规模450 L生物反应器的缩小模型。方法应用3 L生物反应器,按照生产工艺培养稳定表达抗CD20人鼠嵌合单克隆抗体的CHO细胞,培养16 d应用亲和层析纯化抗CD20单克隆抗体,分子排阻法分析抗体聚体,弱阳离子高效液相色谱法分析抗体的酸性峰和碱性峰含量,2-AB标记法检测抗体糖型含量,mini-tab软件对结果进行双单侧检验(Two One-Sided Test,TOST)分析。结果与生产规模相比,缩小规模细胞生长、二氧化碳分压(pCO_(2))水平及主要代谢产物乳酸和铵离子水平基本一致,抗体表达量、聚体含量、糖型结果及酸性峰和碱性峰含量经分析,均具有等价性。结论基于等P/V缩小原则成功建立了生产规模生物反应器的缩小模型。