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单克隆抗体上游生产工艺:从细胞复苏到收获液制备


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单克隆抗体(mAb)的上游生产是生物制药的核心环节,涵盖细胞复苏、扩增培养、规模化表达及收获澄清全过程。本文系统阐述基于哺乳动物细胞(以CHO为主)的现代抗体上游生产流程、关键工艺模式及质量控制要点。





一、抗体上游生产流程概述

上游生产以获得高滴度、高质量的抗体收获液为目标,核心流程包括:

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图1. 抗体上游生产流程简述




二、关键工艺步骤详解


1、细胞库建立与复苏


细胞系选择:CHO(中国仓鼠卵巢细胞)占比 >70%,其次为SP2/0、NS0细胞


细胞库体系:

  • 主细胞库(MCB):cGMP条件下制备,液氮长期存储。

  • 工作细胞库(WCB):由MCB扩增而来,用于生产启动。


复苏操作:

  • 快速解冻(37℃水浴≤1分钟)

  • 梯度稀释法降低DMSO毒性

  • 复苏存活率需 >90%


2、种子链扩增(Scale-up)

通过逐级放大,为大型生产规模反应器提供高活性接种体:


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表1. 培养阶段、规模对照


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图2. 培养阶段、规模对照(百林科产品)


关键控制点:

  • 接种密度:0.5-1.0×10⁶ cells/mL  

  • 活力监测:台盼蓝染色法(目标>95%)

  • 无菌检测:每级扩增进行微生物限度检查


3、生产生物反应器培养

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表2. 主流培养模式对比

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表3. 过程参数精准控制


实时监测指标

  • 细胞层面:活细胞密度(VCD)、存活率(ViaCount)、细胞直径。

  • 代谢层面:葡萄糖/谷氨酰胺浓度、乳酸/氨积累量。

  • 产物层面:抗体滴度(Protein A-HPLC)、糖基化初步分析。


4、收获与澄清


终止标准:

细胞存活率降至60-80%或抗体积累达平台期。


三步澄清工艺:

  1. 初级分离:碟片离心机去除大颗粒(>50μm)  

  2. 深层过滤:多级串联滤器(1.2/0.8/0.45μm)  

  3. 膜过滤:0.22μm PES膜绝对除菌  


收获液要求:  

  • 浊度:≤20 NTU  

  • HCP:初步控制在≤100,000 ppm  

  • 储存条件:2-8℃ ≤72小时或立即进入下游纯化  



三、单抗上游技术与百林科反应器方案

单抗上游生产已形成细胞工程-工艺优化-过程控制三位一体的技术体系。未来随着连续生产工艺和AI过程建模的应用,抗体表达滴度与质量一致性将进一步提升,加速生物制药的可及性。


百林科拥有CytoLinX® BR一次性罐体式生物反应器、CytoLinX® WB一次性波浪式生物反应器及CytoLinX® GB台式玻璃生物反应器等多款细胞培养设备。


其中,百林科CytoLinX® BR一次性罐体式生物反应器型号囊括10L到2000L体积,可满足生物制药工艺的不同需求。

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图3. CytoLinX® BR 一次性罐体式生物反应器


百林科CytoLinX® WB一次性波浪式生物反应器可根据不同种类/模式的细胞培养自由调节所需适宜转速、角度,诱导细胞培养物的波动(波浪)运动,保证良好的混合和氧传递,内置温度监测控制探头,为细胞培养提供适宜的温度条件,pH、DO级联控制模块,支持细胞治疗相关项目细胞培养及小规模培养种子扩大过渡培养。

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图4. CytoLinX® WB 一次性波浪式生物反应器


基于放大经验积累模拟,百林科生产CytoLinX® GB台式玻璃生物反应器(1L到20L)能够满足小规模实验室体积细胞培养,各种培养体积可供挑选满足不同培养体积的需求。灵敏、稳定的DO、pH控制保证工艺参数的监控,助力完成更好的工艺参数验证。同时,配备审计追踪功能,能协作记录相关操作步骤。百林科生物反应器囊括实验室小规模、生产放大(缩小)、大规模生产所需规格反应器,满足不同培养需求,助力完善生物制药全流程。


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图5. CytoLinX® GB台式玻璃生物反应器


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