一种高表达的CHO细胞培养方法与流程

专利2025-03-16  20


本发明涉及生物细胞培养,尤其涉及一种高表达的cho细胞培养方法。


背景技术:

1、cho细胞全称中国仓鼠卵巢细胞(chinese hamster ovary,cho),于1957年美国科罗拉多大学dr. theodore t. puck从一成年雌性仓鼠卵巢分离获得,是目前生物工程上使用最为广泛的细胞系之一。工业上最常用的cho细胞系主要分为chok1、chok1sv、chozn、chodg44、chos等,cho细胞在生物工程中常用于重组治疗性蛋白和单克隆抗体(mab)的制备,如阿达木单抗、贝洛托单抗等。相较于其他细胞类型,cho细胞具有(1)能在化学成分限定和无血清悬浮培养中稳定生长,(2)在人类致病病毒应答方面表现出合理的安全性,(3)能够表达与人相似的翻译后修饰等优点。最早的体外细胞培养培养基是由血清(人或者胎牛),血浆或者组织提取物营养样的组件,其提取过程复杂、批次间稳定性差且化学成分不明确,普通cho细胞培养通常需要10%胎牛血清,这会增加污染风险,不利于下游工艺中的蛋白纯化。因此,使用化学成分确定,无血清、无蛋白成分来源的细胞培养培养基对实际工业生产影响重大。

2、无动物源成分的化学限定培养基主要包含氨基酸,维生素,微量元素,无机盐,碳源,脂类及添加剂等成分,这些组分对细胞培养过程中细胞的生长和表达至关重要。脂类(lipid)亦称脂质,是一大类性质上不溶或微溶于水而溶于有机溶剂的有机化合物,脂肪酸和醇所形成的酯类及其衍生物,是人体需要的重要营养素之一,可为机体提供所需能量及必需脂肪酸。脂质是细胞膜的主要组成之一,细胞膜保证了细胞内环境的相对稳定,同时调节和选择相应物质进出细胞,是物质自由进出细胞的屏障,在物质运输和蛋白分泌过程中也起了很重要的作用。细胞膜组成十分复杂,主要含甘油磷脂、鞘磷脂、糖脂、胆固醇、蛋白质和碳水化合物等,其中甘油磷脂中以磷脂酰胆碱、磷脂酰乙醇胺和磷脂酰丝氨酸含量最高,其合成的基本原料为甘油、脂肪酸、磷酸盐、胆碱、丝氨酸和肌醇等,而鞘磷脂的主要合成原料包括脂酰coa和丝氨酸,此外还需要吡哆醛等辅酶的参与。所以培养基中需要添加胆碱、乙醇胺、肌醇等等这些原料成分。脂肪酸和甘油主要由葡萄糖代谢转化而来,在培养基中可以添加适量浓度的脂质,对改善细胞生长、代谢,提高细胞蛋白表达效果显著。

3、目前,细胞在培养过程中仍然存在密度低、活率低、乳酸积累、蛋白产量低等问题。


技术实现思路

1、本技术实施例通过提供一种高表达的cho细胞培养方法,解决了细胞培养过程中细胞存在密度低、活率低、乳酸积累、蛋白产量低等问题,改善cho细胞的生长和表达,不仅降低了企业成本,也减少了实际工业生产过程由乳酸积累引发的技术问题。

2、本技术实施例提供了一种高表达的cho细胞培养方法,具体包括如下步骤:

3、s1:将冻存的cho细胞在培养基里复苏,将细胞置于37℃、8%二氧化碳、110-130rpm条件下的摇床中培养;

4、其中,所述培养基中额外添加混合脂类,混合脂类为吐温80、生育酚、亚麻酸、胆固醇中二至四种物质组合而成;

5、吐温80:0.025-0.75mg/l,生育酚:0.1-3mg/l,亚麻酸:0.225-6.75mg/l,胆固醇:0.15-4.5mg/l;

6、所述cho细胞为chok1细胞;

7、s2:每2-3天进行一次传代操作,保持细胞处于早期对数生长期,细胞接种密度为(0.3-1.0)-1.0×106cells/ml;

8、s3:当细胞密度达到4.5-6.0×106cells/ml,细胞活率≥95%,间隔2-3天时,再次传代;

9、s4:按照s2和s3方法传代2-4次,细胞群体倍增时间稳定后开始接种,将细胞接种至所述培养基,125ml摇瓶或5l搅拌罐式生物反应器中进行培养;

10、其中,摇床的温度为36.5-37℃,转速为130±20rpm,培养箱中co2浓度设置为5%-10%;生物反应器的温度为36.5-37℃,初始转速为180±20rpm,ph设置为7.0±0.3,do设置为40%;pdt稳定后偏差<3h;接种密度在0.4-1.2×106cells/ ml;

11、s5:培养后使用补料培养基进行批次补料;

12、其中,补料3-8%,至培养结束前1-2天停止补料;

13、s6:培养14天-16天收获,检测蛋白浓度;

14、其中,蛋白为抗体。

15、进一步的,所述混合脂类的添加以分步的方式进行。

16、进一步的,分步的方式为,在培养基混合脂类的初始添加中,添加量按照各物质添加总量百分比计,吐温80为75%;生育酚为80%;亚麻酸为50%;胆固醇为50%;

17、剩余部分混合脂类在步骤s5,使用补料培养基进行批次补料的同时添加,补料补脂。

18、进一步的,所述补料补脂,具体为,混合脂类与补料同时添加,每2天添加一次,至培养结束前2天前停止添加,共添加6次,每次添加的混合脂类的总量相同;具体的,每次的添加量按照各物质添加总量百分比计,吐温80为4.2%,生育酚为3.3%,亚麻酸为8.3%,胆固醇为8.3%。

19、进一步的,所述补料补脂,混合脂类在不同细胞生长阶段的添加量不同;

20、其中,细胞生长阶段分为初期,中期和后期。

21、进一步的,所述初期为细胞培养的0-6天,添加3次;中期为细胞培养的6-10天,添加2次;后期为细胞培养的10-14天,添加1次。

22、进一步的,所述添加量按照各物质添加总量百分比计为:

23、初期,吐温80为6%,生育酚为2%,亚麻酸为7%,胆固醇为8%;

24、中期,吐温80为3%,生育酚为4%,亚麻酸为11.5%,胆固醇为9.5%;

25、后期,吐温80为1%,生育酚为6%,亚麻酸为6%,胆固醇为7%。

26、进一步的,进行大规模培养时,步骤s4中将细胞接种至3l转瓶培养。

27、进一步的,所述转瓶左端设置后盖,后盖密封,后盖左端连接气管,后盖中含有上下排布的3个注射器,注射器连接至转瓶内部,注射器的阻力不同;

28、上部注射器的阻力范围为0.5-1.0 n·s/m3,中部注射器的阻力范围为1.5-2.5n·s/m3,下部注射器的阻力范围为3-4 n·s/m3。

29、进一步的,每间隔12h抽样检测乳酸含量,当乳酸含量高于1.0g/l时,统一添加甲状腺激素0.1-0.3nm。

30、本技术实施例中提供的一个或多个技术方案,至少具有如下技术效果或优点:

31、其一、本发明利于cho细胞表达目标蛋白,改善cho细胞生长、表达;采用本发明优化后的培养基,生长方面,细胞峰密度可达20.7×106 cells/ml,培养14天时的收获活率可提高至90.39%,乳酸0g/l,表达量可达7598mg/l;本发明在不改变培养基溶解度的前提下,通过添加混合脂类,以细胞生长、代谢、蛋白表达为评价指标,发现培养基中最佳脂类物质种类及浓度组合,解决了细胞培养过程中细胞存在密度低、活率低、乳酸积累、蛋白产量低等问题,不仅降低了企业成本,也减少了实际工业生产过程由乳酸积累引发的技术问题;

32、其二、通过分步添加混合脂类,改善了细胞的代谢途径,使得乳酸的生成和消耗更加平衡,在培养后期,由于细胞密度的稳定和高效的代谢调节,乳酸得到了有效的消耗,避免了乳酸的积累,且在培养后期乳酸得到了有效的消耗,避免了乳酸的回升现象,这种平衡的代谢状态能够促进细胞的健康生长和高产表达;分步的混合脂类添加方式提高了细胞的健康状态和代谢效率,促进了目标蛋白的合成和分泌,同时,细胞密度的提高和代谢环境的改善,促进了蛋白的高表达;

33、其三、通过分阶段调整混合脂类的添加量,初期的高浓度吐温80促进了细胞的分散和生长,中期增加的亚麻酸和胆固醇促进细胞膜的形成和稳定,后期增加的生育酚增强了细胞的抗氧化能力,从而在整个培养过程中维持了较高的细胞生长速率和密度;

34、其四、大规模培养中,通过在转瓶中设置不同阻力的注射器,并结合气压控制实现甲状腺激素的自动化添加,提高了大规模培养过程的效率和稳定性,通过转瓶的重新设计,能够实现自动化操作,显著提高甲状腺激素的添加效率,减少了人工干预,避免了人为错误,确保了每次添加甲状腺激素的效率,以及添加的准确性和一致性。


技术特征:

1.一种高表达的cho细胞培养方法,其特征在于,具体包括如下步骤:

2.如权利要求1所述的高表达的cho细胞培养方法,其特征在于,所述混合脂类的添加以分步的方式进行。

3.如权利要求2所述的高表达的cho细胞培养方法,其特征在于,分步的方式为,在培养基混合脂类的初始添加中,添加量按照各物质添加总量百分比计,吐温80为75%;生育酚为80%;亚麻酸为50%;胆固醇为50%;

4.如权利要求3所述的高表达的cho细胞培养方法,其特征在于,所述补料补脂,具体为,混合脂类与补料同时添加,每2天添加一次,至培养结束前2天前停止添加,共添加6次,每次添加的混合脂类的总量相同;具体的,每次的添加量按照各物质添加总量百分比计,吐温80为4.2%,生育酚为3.3%,亚麻酸为8.3%,胆固醇为8.3%。

5.如权利要求3所述的高表达的cho细胞培养方法,其特征在于,所述补料补脂,混合脂类在不同细胞生长阶段的添加量不同;

6.如权利要求5所述的高表达的cho细胞培养方法,其特征在于,所述初期为细胞培养的0-6天,添加3次;中期为细胞培养的6-10天,添加2次;后期为细胞培养的10-14天,添加1次。

7.如权利要求5所述的高表达的cho细胞培养方法,其特征在于,所述添加量按照各物质添加总量百分比计为:

8.如权利要求1所述的高表达的cho细胞培养方法,其特征在于,进行大规模培养时,步骤s4中将细胞接种至3l转瓶培养。

9.如权利要求8所述的高表达的cho细胞培养方法,其特征在于,所述转瓶左端设置后盖,后盖密封,后盖左端连接气管,后盖中含有上下排布的3个注射器,注射器连接至转瓶内部,注射器的阻力不同;

10.如权利要求9所述的高表达的cho细胞培养方法,其特征在于,每间隔12h抽样检测乳酸含量,当乳酸含量高于1.0g/l时,统一添加甲状腺激素0.1-0.3nm。


技术总结
本申请公开了一种高表达的CHO细胞培养方法,涉及生物细胞培养技术领域,具体包括如下步骤:S1:将冻存的CHO细胞在培养基里复苏;其中,培养基中额外添加混合脂类,混合脂类为吐温80、生育酚、亚麻酸、胆固醇中二至四种物质组合而成;S2:每2‑3天进行一次传代操作S3:再次传代;S4:按照S2和S3方法传代2‑4次,细胞群体倍增时间稳定后开始接种,S5:培养后使用补料培养基进行批次补料;S6:培养14天‑16天收获,检测蛋白浓度;解决了细胞培养过程中细胞存在密度低、活率低、乳酸积累、蛋白产量低等问题,改善CHO细胞的生长和表达,降低了企业成本,也减少了实际工业生产过程由乳酸积累引发的技术问题。

技术研发人员:王龙,曾娇,王猛
受保护的技术使用者:上海多宁生物科技股份有限公司
技术研发日:
技术公布日:2024/11/11
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