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穩定細胞株構建---高產細胞株的秘密
日期：2025-04-26 03:10
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摘要：
穩定細胞株構建---高產細胞株的秘密
生物制藥行業在*近20年發展迅速，特別是基于哺乳動物細胞表達的產品市場份額不斷擴大。哺乳動物細胞（如CHO）的生產工藝開發過程通常包括分子構建、穩定細胞株篩選、上游發酵工藝開發、下游純化工藝開發以及制劑工藝的開發。在這些階段中，分子構建和穩定細胞株篩選做為一個產品研發的起始部分，顯得極為重要。一株穩定高產的工程細胞株不僅能顯著增加單位體積產量，降低產品的生產成本，并且還可以降低下游純化過程的復雜度，確保獲得**，高品質的生物制品。
生物制藥行業在*近20年發展迅速，特別是基于哺乳動物細胞表達的產品市場份額不斷擴大。哺乳動物細胞（如CHO）的生產工藝開發過程通常包括分子構建、穩定細胞株篩選、上游發酵工藝開發、下游純化工藝開發以及制劑工藝的開發。在這些階段中，分子構建和穩定細胞株篩選做為一個產品研發的起始部分，顯得極為重要。一株穩定高產的工程細胞株不僅能顯著增加單位體積產量，降低產品的生產成本，并且還可以降低下游純化過程的復雜度，確保獲得**，高品質的生物制品。
宿主細胞與重組蛋白生產
動物細胞是生產治療性重組蛋白的強有力工具。為與小分子藥物區別開來，治療性蛋白、疫苗以及細胞治療產品統稱為生物制品。宿主細胞的選擇和改造對于提高產品的產量和質量來說至關重要。因此必須對細胞進行篩選，選出具有高表達量和良好生長特性的細胞。在此我們主要討論適用于大規模生產重組蛋白的細胞株的篩選。
工業上重組蛋白的制備主要有兩種方式：瞬時轉染和穩定轉染。瞬時轉染經常用于制備少量蛋白（多達克級）用于藥物開發早期的蛋白活性或動物實驗。瞬時轉染并不產生克隆細胞株，它只是暫時將編碼外源蛋白的質粒轉導入已有的細胞株里面（比如HEK293或COS細胞）。隨著細胞的分裂外源基因不斷丟失，蛋白產量較低，一般在1-100mg/L。近年來有報道稱HEK293細胞中瞬時表達產量可達1g/L。
與瞬時轉染不同，穩定細胞株是為工業化生產治療性蛋白而構建的。穩定細胞株需要具備在不同的時間，不同的場地以及不同的批次間生產相同質量產品的能力。在選定生產用細胞株之后，需要建立主細胞庫（mater cell bank）。從主細胞庫復蘇后，擴增建立工作細胞庫（working cell bank），工作細胞庫用于生產。細胞庫通常保存在液氮中，需要維持整個產品的生命周期。在構建生產用細胞株的過程中，宿主細胞和表達載體至關重要。
穩定細胞株構建---高產細胞株的秘密
CHO和骨髓瘤細胞是構建穩定細胞株*常用的兩種宿主細胞。基本上用這兩類細胞生產的治療性蛋白都能分泌到細胞外，從而可以從細胞培養液中收獲產物。 CHO細胞屬于成纖維細胞，是一種非分泌型細胞，它本身很少分泌內源蛋白。
科研人員在蛋白組學和轉錄組學水平上研究了B細胞變成漿細胞所發生的生理變化。細胞轉變提高了能量代謝水平，改善了蛋白分泌和糖基化能力，同時增加了氧化還原水平用來應對活性氧的影響。B細胞或漿細胞的基因組中只有一個功能性的免疫球蛋白基因。在B細胞成熟的過程中，二倍體細胞中其中一個等位基因發生失活。但是，僅僅是免疫球蛋白基因的一個拷貝足以使漿細胞成為一個高產的分泌細胞。因此，只需將目的基因的一個拷貝整合到雜交瘤細胞基因組適合的位置就可以使其成為分泌外源蛋白的強大細胞。與瘤細胞不同，CHO必須經過改造后才能提升蛋白表達能力。
除了蛋白表達能力之外，優良的細胞株還應具備良好的生長和代謝特性。在過去的十多年里，大量轉錄組學和蛋白組學的研究致力于揭示高產細胞株的特性。人們逐漸意識到沒有那一種主要的調控因素能使CHO或NS0來源的重組細胞變成高產細胞株。高產細胞株的形成涉及細胞內許多通路的改變，比如代謝、分泌、氧化還原平衡和生長/死亡調控；更可能的是大量基因表達水平的微小變化，而不是幾個主要節點的大變化。
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