改善生物反應(yīng)器培養(yǎng)中乳酸產(chǎn)量和生長(zhǎng)性能的新技術(shù)

搖瓶培養(yǎng)中適應(yīng)乳酸和減少乳酸生產(chǎn)的研究結(jié)果表明，通過(guò)改變培養(yǎng)基成分和定期補(bǔ)充特定物質(zhì)，可以使CHO細(xì)胞系適應(yīng)乳酸環(huán)境并減少乳酸的產(chǎn)量。細(xì)胞乳酸含量的測(cè)定可以使用德國(guó) EKF乳酸分析儀進(jìn)行在線測(cè)量。

這項(xiàng)研究采用了天然控制的CHO細(xì)胞系，并在標(biāo)準(zhǔn)光-CHO基培養(yǎng)基中添加鈉，以增加乳酸產(chǎn)量。培養(yǎng)過(guò)程中，通過(guò)定期添加乳酸補(bǔ)充介質(zhì)來(lái)控制乳酸水平，通過(guò)搖瓶培養(yǎng)的方式進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。

圖為：乳酸-補(bǔ)充培養(yǎng)基中培養(yǎng)的細(xì)胞在初始階段表現(xiàn)出降低的特定凈生長(zhǎng)率

實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，當(dāng)細(xì)胞在乳酸-補(bǔ)充培養(yǎng)基中培養(yǎng)時(shí)，初始階段會(huì)出現(xiàn)特定凈生長(zhǎng)率的下降。然而，隨著時(shí)間的推移，細(xì)胞逐漸適應(yīng)了這種培養(yǎng)基，并被稱為乳適應(yīng)細(xì)胞。通過(guò)添加氯化鈉將獨(dú)立的本地對(duì)照培養(yǎng)物改造成適應(yīng)細(xì)胞，并稱為OMOM適應(yīng)細(xì)胞。

圖為：初始乳酸鹽濃度對(duì)批量搖瓶培養(yǎng)中特異乳酸生產(chǎn)率的影響

在適應(yīng)期之后，乳適應(yīng)細(xì)胞和OMOM適應(yīng)細(xì)胞分別在乳酸補(bǔ)充劑或氯化鈉補(bǔ)充劑的條件下繼續(xù)培養(yǎng)了80天。在此期間，兩種細(xì)胞類型均保持穩(wěn)定的生長(zhǎng)和表型。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，除了乳酸生產(chǎn)率方面的統(tǒng)計(jì)學(xué)差異外，具體凈增長(zhǎng)率和特定葡萄糖攝取率等代謝率也有顯著差異。

通過(guò)適應(yīng)乳酸的細(xì)胞和本地控制細(xì)胞的對(duì)比，研究發(fā)現(xiàn)增加乳酸濃度顯著降低了乳酸鹽的特定生產(chǎn)率，使乳酸鹽的產(chǎn)量在約35mm處接近零。即使在相對(duì)較高的葡萄糖水平下，細(xì)胞仍能保持指數(shù)增長(zhǎng)。

圖為：l  生物反應(yīng)器培養(yǎng)的乳酸水平

通過(guò)生物反應(yīng)器培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)觀察到，LSA技術(shù)（利用LA細(xì)胞）相較于OSA細(xì)胞在生長(zhǎng)和活力方面表現(xiàn)更好。

在第一次喂養(yǎng)后，LSA培養(yǎng)物的生長(zhǎng)速度優(yōu)于OSA培養(yǎng)物，并且提高了活細(xì)胞密度，達(dá)到了每毫升3500萬(wàn)細(xì)胞的細(xì)胞密度，增加了100倍以上。相比之下，OSA培養(yǎng)物的最大細(xì)胞密度為每毫升2200萬(wàn)細(xì)胞。在培養(yǎng)后期，LSA細(xì)胞表現(xiàn)出較高的可見(jiàn)性，并且經(jīng)歷了緩慢的死亡階段。而OSA細(xì)胞在最后一次喂養(yǎng)后進(jìn)入了較快的死亡階段，并以30%的低收獲率結(jié)束，比LSA細(xì)胞低40個(gè)百分點(diǎn)。

通過(guò)增加細(xì)胞密度和減少死亡率的綜合效果，LSA細(xì)胞表現(xiàn)出更高的綜合活細(xì)胞日（IVCD）。具體來(lái)說(shuō)，LSA培養(yǎng)物每毫升細(xì)胞的最大細(xì)胞密度為3500萬(wàn)個(gè)，IVCD為每毫升2.73億個(gè)細(xì)胞日，都是已知最高值之一。

此外，LSA技術(shù)大大減少了乳酸水平的增加，經(jīng)德國(guó)EKF乳酸分析儀測(cè)量顯示乳酸濃度從OA細(xì)胞94mm降至LA細(xì)胞僅10mm，降低了9.4倍。LSA技術(shù)還降低了特定乳酸的生產(chǎn)率，在整個(gè)生長(zhǎng)階段都實(shí)現(xiàn)了非常低的乳酸產(chǎn)生。

LSA技術(shù)還減少了控制pH值所需的堿量，并且維持在目標(biāo)值7.05附近。通過(guò)LSA技術(shù)，所需的堿量減少了八倍左右，相當(dāng)于乳酸增加減少的9.4倍。

總之，LSA技術(shù)在生物反應(yīng)器培養(yǎng)中展現(xiàn)出優(yōu)于OSA細(xì)胞的生長(zhǎng)性能和細(xì)胞活力。通過(guò)降低乳酸產(chǎn)生、減少堿的添加量和維持良好的pH控制，在提高細(xì)胞密度和減少細(xì)胞死亡方面取得了不錯(cuò)的效果。這為高效的生物反應(yīng)器培養(yǎng)和細(xì)胞生產(chǎn)提供了重要的參考和指導(dǎo)。

德國(guó)EKF乳酸分析儀是一種用于測(cè)量細(xì)胞培養(yǎng)過(guò)程中乳酸含量，快捷方便，操作簡(jiǎn)便，只需要2ML樣品，20秒內(nèi)就可以出結(jié)果。對(duì)于及時(shí)調(diào)控細(xì)胞乳酸水平具有重要意義。

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