二氧化碳分压和渗透压升高对CHO细胞维持期生长、代谢和产物表达的影响

doi:10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2017-0749

生物技术通报 ›› 2018, Vol. 34 ›› Issue (3): 217-224.doi: 10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2017-0749

二氧化碳分压和渗透压升高对CHO细胞维持期生长、代谢和产物表达的影响

王晨¹, 汪嘉琪¹, 赵亮^1,2, 范里^1,2, 刘旭平^1,2, 陈敏², 张理想², 谭文松^1,2

1. 华东理工大学生物反应器工程国家重点实验室，上海 200237;
2. 上海倍谙基生物科技有限公司，上海 200237

收稿日期:2017-09-11 出版日期:2018-03-20 发布日期:2018-04-10
作者简介:王晨，女，博士研究生，研究方向动物细胞与组织工程；E-mailsmilingfaces@126.com
基金资助:
国家自然科学（21106045），国家重大专项（2013ZX10004003-003-003）

Effects of Raising pCO2 and Osmolality on the Growth，Metabolism and Productivity of CHO Cells at Maintenance Phase

WANG Chen¹, WANG Jia-qi¹, ZHAO Liang^1，2, FAN Li^1，2, LIU Xu-ping^1，2, CHEN Min², ZHANG Li-xiang², TAN Wen-song^1，2

1. State Key Laboratory of Bioreactor Engineering，East China University of Science and Technology，Shanghai 200237;
2. Bio-engine Technology Co.，Ltd.，Shanghai 200237

Received:2017-09-11 Published:2018-03-20 Online:2018-04-10

摘要/Abstract

摘要： 为了深入了解培养体系中二氧化碳分压（pCO2）和渗透压对中国仓鼠卵巢（CHO）细胞产物表达的影响。考察了不同pCO2和渗透压条件下CHO细胞的密度维持、代谢、产物表达量和产品质量（糖型修饰和电荷异质化）的情况。pCO2和渗透压升高均对最终抗体表达产生不利的影响，其中渗透压升高对细胞后期活性维持不利，而pCO2升高则对产物表达期抗体比生成速率产生负面影响。通过对过程中胞内外代谢物的研究，发现pCO2和渗透压升高均会降低碳源有效利用率。在产物的质量方面，当渗透压升高时，产物的糖基化水平下降，产物电荷分析中的中性电荷含量比例升高；而当pCO2升高时，产物的糖型分布无明显变化，但其中中性电荷抗体含量降低。产物表达期的pCO2和渗透压的升高对细胞维持、物质能量代谢及产物表达存在诸多不利影响，因此应尽量避免培养体系中的CO2累积和渗透压升高的情况发生，以确保培养规模放大的正常进行。

关键词: 二氧化碳分压, 渗透压, CHO细胞, 单克隆抗体, 代谢

Abstract: The aim of this study is to understand the effects of pCO2 and osmolality on the monoclonal antibody（mAb）production during the maintenance phase of Chinese hamster ovary（CHO）cell cultures. Cell maintenance，metabolism，antibody quantity and quality at different pCO2 and osmolality levels were investigated during cell maintenance. It was found that the raise of pCO2 and osmolality brought negative impacts on final antibody production. The increase of osmolality damaged the cell maintenance，while the increase of pCO2 down-regulated the productivity of CHO cells. Through comparing the extracellular and intracellular metabolites，the increase of pCO2 and osmolality resulted in the decrease of carbon source utilization. Besides，on the antibody quality，the increase of osmolality decreased the glycosylation but raised the ratio of neutral charge. Moreover，the increase of pCO2 mainly enhanced the charge heterogeneity but there were no changes on the sugar type distribution of the products. Conclusively，the increase of pCO2 and osmolality during the phase of antibody expression had unfavorable effects on the cell maintenance，both material and energy metabolism，and the expression of product antibody；thus the accumulation of CO2 and osmolality elevation should be avoided as much as possible in order to ensure the normal proceeding of large-scale culture.

Key words: pCO2, osmolality, CHO cells, monoclonal antibody, metabolism

王晨, 汪嘉琪, 赵亮, 范里, 刘旭平, 陈敏, 张理想, 谭文松. 二氧化碳分压和渗透压升高对CHO细胞维持期生长、代谢和产物表达的影响[J]. 生物技术通报, 2018, 34(3): 217-224.

WANG Chen, WANG Jia-qi, ZHAO Liang, FAN Li, LIU Xu-ping, CHEN Min, ZHANG Li-xiang, TAN Wen-song. Effects of Raising pCO2 and Osmolality on the Growth，Metabolism and Productivity of CHO Cells at Maintenance Phase[J]. Biotechnology Bulletin, 2018, 34(3): 217-224.

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二氧化碳分压和渗透压升高对CHO细胞维持期生长、代谢和产物表达的影响

Effects of Raising pCO2 and Osmolality on the Growth，Metabolism and Productivity of CHO Cells at Maintenance Phase

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