CHO细胞无血清培养基的研究进展

杜秀冬

摘要：由于血清会增加支原体、病毒和朊病毒污染，使纯化过程复杂化，因此中国仓鼠卵巢（Chinese hamster ovary，CHO）细胞的悬浮培养最好使用无血清培养基（serumfree medium，SFM），但是没有通用的SFM以用于所有细胞系的培养。因此，需要针对每种单独的细胞系开发特定的SFM。本文综述了CHO细胞SFM的研究进展。

关键词：CHO细胞;无血清培养基;基因工程蛋白质

中国仓鼠卵巢细胞已被最广泛地用于治疗性抗体的商业生产。随着对治疗性抗体需求的不断增加，CHO细胞的流行性可能会持续存在。通过动物细胞培养生产基因工程蛋白是获得糖蛋白（例如用于治疗目的的单克隆抗体）的常用方法。由于其表达量低于原核和酵母表达系统，故提高外源基因在CHO细胞中的表达效率至关重要，这对培养方法提出了更高要求。临床上使用的生物技术产品应在无血清的培养基中生产，因为动物来源的血清价格昂贵，并且可能含有不合格物质，会损害人体健康。其次，CHO细胞使用悬浮培养方式，与静态培养方式相比具有更高的剪切力。因此，为提高CHO细胞生长和外源基因表达量，需要通过大量的知识和合理的技术来设计适用于CHO细胞培养的SFM[1]。

1 CHO细胞表达系统

CHO细胞表达系统经过多年的研究和开发，是目前全球研究较多的一种外源基因表达系统，在生物制药领域中应用广泛[2]。CHO细胞是抗体生产中最常用的宿主细胞系，因为它们能够对治疗用途的mAb进行适当的翻译后修饰。

CHO细胞表达系统原核表达系统优势较大，与其他表达系统相比，优点主要有以下几方面：

（1）目的蛋白易于表达，且能被分泌至培养基中;

（2）具有准确的转录后修饰功能，表达的外源蛋白与天然产物生物学特性及相关理化性质相同;

（3）能在无蛋白、无动物源培养基中进行高密度的悬浮培养，利于工业化生产;

（4）分泌自身的内源蛋白较少，利于重组蛋白的分离和纯化[3]。

2 CHO细胞无血清培养基

无血清培养基由基础培养基和添加组分两部分组成。为生产药物，商业供应商提供了适合典型细胞系生长和表达用于药物生产的蛋白质的SFM，和用于补充的次黄嘌呤、胸苷和谷氨酰胺。例如EXCELL TM 302是一种包含IGF1类似物（LONGR 3 IGF1）和胰岛素的SFM，而EXCELL TM 325是不含蛋白质成分的SFM。

EXCELL 302是专门开发用于悬浮培养的转化CHO细胞以长期表达抗体或蛋白质产物的一种SFM，总蛋白质浓度小于1mg/L。EXCELL 302是适合与二氢叶酸还原酶（dihydrofolate reductase，DHFR）、谷氨酰胺合成酶和GS System一起使用的培养基，因为它不含次黄嘌呤、胸腺嘧啶和L谷氨酰胺。为了与DHFR选择系统一起使用，可以添加L谷氨酰胺以达到最佳生长情况。EXCELL TM 325是不含蛋白质的培养基，用于CHO细胞的生长。因为它不包含大分子，有助于从细胞中分离和纯化分泌的蛋白质。该培养基不含L谷氨酰胺，并且不含嘌呤和嘧啶。

3 CHO细胞SFM优化

3.1 补充IGF1和LPA

Hideo Miki等研究了使用普通商业培养基悬浮培养基因工程中国仓鼠卵巢（CHO）细胞的SFM的设计。将单油酰（LPA）以1mmol/L的浓度溶于磷酸盐缓冲液（PBS）中，并在特定实验中添加到SFM中。在实验中添加了IGF1类似物LONGR 3 IGF1和重组人胰岛素，且添加了表皮生长因子（EGF）类似物LONG EGF作为生长因子。通过对细胞培养试验中的细胞总数量进行统计，结果表明，在商业SFM的基础上设计的添加了IGF1和LPA的无糖培养基可以支持CHO细胞的生长和抗体生产，与悬浮培养中的含血清培养基相当。此外，实验表明可以通过用ATA代替IGF1来降低成本。

3.2 补充水解物

尽管化学定义的SFM是理想的，但与含血清的培养基相比，它通常会导致细胞生长和蛋白质产量下降。此外，由于CHO细胞营养需求的复杂性，配制化学成分确定的SFM非常耗时。在这方面，补充水解产物是一种有用的替代方法，水解产物中含有微量肽、氨基酸、铁盐、脂质、维生素和其他低摩尔质量的物质。Sung Hyun Kim等通过实验证明，在基础SFM中补充水解产物，是开发用于r CHO细胞生产治疗性抗体的SFM的有效手段。实际上，补充有水解产物的SFM是生物制药行业中使用最广泛的介质。但是，这种SFM补充的水解产物的成分尚未公开。

4 结语

随着生物科学研究的快速发展，无血清培養已成为一项重要课题，有着广泛的应用前景。通过对细胞营养与代谢和外源蛋白表达机制等机理的深入研究，将进一步促进无血清培养基的开发，使细胞培养技术在生物制备、基因工程、细胞移植等领域得到更广泛的应用。

参考文献：

[1]刘国庆，陈飞，赵亮，等.表达单克隆抗体的CHO细胞无蛋白培养基的优化[J].高校化学工程学报，2013（1）：96101.

[2]赵丽丽，刘忠，程凡亮，等.重组CHO细胞SFM的研制[J].中国生物制品学杂志，2014，27（7）：910913.

[3]郭景亮.中国仓鼠卵巢细胞表达外源蛋白研究进展[J].生物技术世界，2016，000（004）：321.