CHO培養(yǎng)基是專門用于培養(yǎng)中國倉鼠卵巢細胞（Chinese Hamster Ovary cells，CHO細胞）的專用細胞培養(yǎng)基。它是一種營養(yǎng)液，為CHO細胞的體外生長和增殖提供必要的營養(yǎng)物質(zhì)和適宜的環(huán)境條件。作為化學成分確定的專用培養(yǎng)基，CHO培養(yǎng)基基礎的核心配方包含精確濃度的氨基酸、維生素、無機鹽和葡萄糖等必需營養(yǎng)素，為細胞增殖提供全部所需物質(zhì)。該基礎培養(yǎng)基通常需根據(jù)特定細胞株和生產(chǎn)工藝，補充重組胰島素、脂類、微量元素及抗結團劑等添加劑，以優(yōu)化細胞活力并最大化目標蛋白產(chǎn)量。
核心成分
CHO培養(yǎng)基基礎的核心營養(yǎng)成分如下：氨基酸作為細胞蛋白質(zhì)合成的基礎原料，提供氮源和碳骨架。葡萄糖是主要的碳源與能量物質(zhì)，為細胞提供能量和碳骨架。無機鹽維持培養(yǎng)基的滲透壓平衡和離子環(huán)境。維生素作為多種代謝酶的輔因子，參與細胞代謝調(diào)控。微量元素如鐵、鋅、硒等，參與酶的活性和信號轉(zhuǎn)導。緩沖體系維持培養(yǎng)基pH穩(wěn)定，常用的有碳酸氫鹽/CO?緩沖系統(tǒng)。
CHO細胞的應用
CHO細胞能夠生成與人細胞糖基化類似的重組蛋白，使生物藥的活性更高、免疫原性更低。其次具有強大的蛋白表達能力：通過DHFR系統(tǒng)和GS系統(tǒng)等篩選擴增系統(tǒng)，能夠高效合成重組蛋白。CHO細胞的安全性較高，感染病毒的風險較低，內(nèi)源性蛋白分泌少，便于目標蛋白的純化。另外CHO細胞可規(guī)?；囵B(yǎng)，既能貼壁也能懸浮生長，適合在生物反應器中進行大規(guī)模無血清培養(yǎng)。在生物制藥工業(yè)中，常用的CHO細胞系主要包括：CHO-K1、CHO-DG44、CHO-S、CHO-ZN等，不同亞型的營養(yǎng)需求存在一定差異，需要在CHO培養(yǎng)基基礎上進行針對性優(yōu)化。
CHO培養(yǎng)基基礎的主要應用
CHO培養(yǎng)基是單克隆抗體藥物生產(chǎn)的主要宿主系統(tǒng)。其次它是重組蛋白藥物生產(chǎn)的關鍵工具，如EPO、凝血因子等治療性蛋白的生產(chǎn) 。另外CHO培養(yǎng)基在部分疫苗的病毒載體或抗原蛋白生產(chǎn)中起重要作用。在藥類的生產(chǎn)和研發(fā)中，CHO細胞做為表達系統(tǒng)的生物類似藥研發(fā)與生產(chǎn)。 CHO培養(yǎng)基是生物制藥工業(yè)中生產(chǎn)單克隆抗體、重組蛋白等重要生物制劑的關鍵上游原料。在工業(yè)生產(chǎn)中，通常采用“培養(yǎng)基基礎 + 補料培養(yǎng)基”的流加培養(yǎng)（Fed-Batch）模式，通過流加工藝在培養(yǎng)過程中持續(xù)補充營養(yǎng)物質(zhì)，支持細胞高密度生長并實現(xiàn)高水平目標產(chǎn)物表達。
應用與工藝
不同CHO細胞株對CHO培養(yǎng)基的適應性存在差異。實驗中比較了6株GS-CHO細胞在5種商業(yè)CHO培養(yǎng)基中的表現(xiàn)，結果強調(diào)在細胞株開發(fā)過程中進行CHO培養(yǎng)基篩選具有非常重要的必要性[1]。程露等在1.3 L攪拌式生物反應器中比較了分批培養(yǎng)與流加降溫培養(yǎng)，結果顯示流加降溫培養(yǎng)使培養(yǎng)時間從5天延長至11天，蛋白濃度提高8倍，達到19.9 mg/L。該工藝成功放大至5 L反應器，最終產(chǎn)量達25 mg/L[2]。
代謝分析是CHO培養(yǎng)基基礎優(yōu)化的科學基礎。對122細胞株在HyCell CHO培養(yǎng)基中的代謝進行了深入分析后，發(fā)現(xiàn)乳酸代謝轉(zhuǎn)換與谷氨酸和丙氨酸代謝密切相關。谷氨酰胺代謝產(chǎn)生的氨濃度在Day7前低于0.5 mmol/L，隨后維持在0.5 mmol/L左右。甲硫氨酸、異亮氨酸和亮氨酸等必需氨基酸可能是限制122細胞株生長和表達的關鍵營養(yǎng)因素。這些代謝數(shù)據(jù)為后續(xù)的CHO培養(yǎng)基定制化優(yōu)化提供了理性指導。
參考文獻
[1] 梅文楓, 朱一平, 尹幫旗, 等. 高表達抗PD-1抗體CHO細胞株的篩選及代謝分析[J]. 福建醫(yī)科大學學報, 2018, 52(5): 320-327.
[2] 程露, 易小萍, 孫祥明, 等. 鼠源抗過敏融合蛋白的瞬時表達及純化[J]. 華東理工大學學報(自然科學版), 2011, 37(5): 532-537.