治疗性抗体彻底改变了一系列疾病的治疗范式，包括癌症、自身免疫性疾病和传染病。它们的生产是一个复杂的多步骤过程，从专门细胞系的开发开始，一直延伸到生长条件的仔细优化，以最大限度地提高产量。
细胞系开发
在用于治疗性抗体生产的宿主细胞中，中国仓鼠卵巢（CHO）细胞最为普遍。CHO细胞之所以受到青睐，有几个原因：它们在生物制药生产中具有安全使用的历史，在悬浮培养物中表现出稳定的生长，并且能够产生与治疗相关的高保真、复杂的蛋白质。这些细胞可以进行翻译后修饰，例如糖基化，这对抗体的生物活性和稳定性至关重要。CHO细胞对各种生物反应器条件的适应性也使其成为大规模生产的理想选择。使用其他宿主细胞，如酵母细胞或昆虫细胞，但在翻译后修饰能力或产量较低方面存在局限性，使 CHO 细胞成为抗体生产的行业标准。
为了产生治疗性抗体，宿主细胞必须首先进行基因改造以表达所需的抗体。该过程涉及将编码抗体的基因插入宿主细胞的 DNA 中。利用转染等技术，科学家将携带抗体基因的载体引入CHO细胞。该载体不仅包括目的基因，还包括用于识别成功修饰的细胞和调节元件的选择标记物，以确保抗体的高水平表达。
一旦基因被整合到细胞的基因组中，细胞系就会进行筛选和选择，以识别表现出高和稳定抗体产生的克隆。这一步至关重要，因为基因整合位点的变异会导致表达水平的差异。先进的技术，如CRISPR/Cas9和其他基因编辑工具，进一步提高了这种基因修饰的精确度和效率，能够靶向插入基因并消除可能下调抗体表达的不需要的遗传元件。
此外，细胞系通常被设计为具有特定的糖基化模式，可增强治疗效果并降低所产生抗体的免疫原性。例如，修饰细胞以增加某些糖基化形式的比例可以提高抗体引发免疫反应的能力（增强的ADCC – 抗体依赖性细胞毒性）或延长其在循环中的半衰期。1
上游处理
转基因宿主细胞的培养是在生物反应器中进行的，生物反应器是设计用于在受控条件下支持细胞最佳生长的复杂容器。生物反应器的范围从小型实验室规模的装置到可容纳数千升培养物的大型工业规模系统。这些系统提供了一个受控的环境，其中温度、pH值、搅拌和氧气水平都经过精心调节，以满足CHO细胞的特定要求。
在初始阶段，细胞在小烧瓶中培养，并逐渐适应生物反应器的环境。这种放大过程包括将培养物转移到逐渐变大的容器中，确保细胞在每一步都适应其新条件。用于抗体生产的生物反应器通常采用补料分批培养方法，其中定期向培养物中添加营养物质以支持细胞生长并延长生产阶段。这种方法有助于实现高细胞密度并最大限度地提高抗体产量。
在整个培养过程中，持续监测细胞培养物的状况，并根据需要进行调整以保持最佳生长条件。生物反应器设计的进步，例如使用一次性生物反应器，增强了上游工艺的灵活性和效率，降低了污染风险，并缩短了生产批次之间的周转时间。2
优化生物反应器内的条件对于最大限度地提高抗体产量至关重要。温度、pH 值和营养供应是调整以增强细胞生长和生产力的关键参数。CHO 细胞通常在 37°C 左右的温度下茁壮成长，但温度的轻微降低有时会提高所产生抗体的稳定性和产量。培养基的pH值经过仔细控制，通常在7.0左右，以确保最佳的细胞活性和产品质量。
营养供应是另一个关键因素;培养基必须含有适当平衡的氨基酸、糖、维生素和矿物质，以支持细胞生长和抗体产生。除基础培养基外，还开发了饲料策略，以延长培养物的生产阶段的方式添加营养物质和能量来源。这些喂养策略是根据细胞系的代谢需求和抗体产生的动力学量身定制的。
氧合也很重要，因为CHO细胞的代谢活动需要氧气。生物反应器配备了分布器和搅拌器，以确保足够的氧气转移并保持细胞悬浮状态。调整氧气水平和搅拌速度以满足培养物的氧气需求，而不会引起可能损坏细胞的剪切应力。3
这些条件的优化是一个复杂且反复的过程，通常涉及使用实验设计 （DoE） 方法来确定导致最高生产率的最佳条件集。通过仔细控制和调整这些参数，生物工艺工程师可以显著提高治疗性抗体的产量和质量，确保其临床使用的有效性和安全性。
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