指纹图谱 | 监控细胞培养工艺开发过程的多维度指纹图谱
作者：上海测简奕科技有限公司
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发表时间：2021-10-20 13:34:53
生物药研发和生产各环节都离不开细胞培养。细胞培养工艺优化的目的是提高目的蛋白的产量和质量。传统优化的依据主要是细胞的状态（生长密度、活率、倍增时间等）和表达量，没有关注细胞生长环境的变化和蛋白的质量。然而，细胞培养离不开培养基，培养基营养成分的消耗以及代谢废物毒物的积累，都会影响到细胞的生长和蛋白的表达。另一方面，质量“好”的蛋白不是检测出来的，而是“做”出来的，需要在细胞培养的全流程对蛋白质量进行有效的监控。
传统的培养基分析，主要是对葡糖糖、氨基酸、维生素等进行分析，很多成分不进行检测。另外，不同类型的成分用不同的样品处理和分析方法，分析时间长，成本高。对于蛋白的全方面质量监控，一方面所采用的检测技术要快速、高效和准确（即要“快”和“准”），满足工艺中间样品检测对于时效性和准确度的要求；另一方面，检测要“细”，即需要对蛋白做深度表征研究，同时对各个工艺环节对各质量属性的影响做透彻的分析，这样才能使得工艺优化有依据、有方向，使得工艺优化更为高效。
测简奕拥有液相、电泳、质谱等多种分析技术，可以提供全方位的细胞培养监控方案，包括培养基消耗分析、培养代谢物分析、蛋白含量、鉴定和纯度分析等，为细胞培养提供全面的指纹图谱数据，为工艺优化指明方向。
培养基分析完整解决方案，可以实现培养基原料、成分消耗量和代谢物鉴定等全面分析。
下面案例是不同细胞培养条件培养基成分监控结果，可以看到丙氨酸随着培养天数增加，消耗比较快。
在细胞培养工艺开发过程中，从培养上清中蛋白到纯化后蛋白，各阶段都离不开蛋白质量分析，包括含量、鉴别、纯度和活性。测简奕特色技术平台，可以实现细胞培养工艺开发过程蛋白质量又“快”、又“准”、又“细”的全监控，‘“绘制”出蛋白全面的质量指纹图谱。
- 含量和鉴定同步快速监控
2D-ProteinA-RP-LC-MS可以实现培养上清中蛋白含量和鉴定（分子量分析）的同时分析，通过分子量还可以对糖型进行分析，节省了离线纯化的时间和成本。
- 高通量糖型快速监控
典型的糖型分析方法是超高效液相色谱（UPLC）法，采用糖苷酶将N-糖从抗体上切下，标记后通过荧光检测器（FLD）检测。该法灵敏度和准确度高，但样品前处理复杂耗时或者成本较高；而且需要标准品对色谱峰进行归属。采用质谱法，蛋白经还原、酶解处理后，在蛋白亚基水平，通过LC-MS对蛋白糖型进行快速监控。质谱法简单快速，而且还可以对未知糖型进行解析，弥补了UPLC-FLD方法的不足。
- 高通量电泳纯度分析
电泳纯度分析是生物药质量研究和质量控制的必检项目，SDS-PAGE和CE-SDS是常用的电泳技术。细胞培养工艺开发中，需要检测的样品量通常较大，对检测响应速度也有较高。通过2100对蛋白电泳纯度做快速分析，能够满足工艺中控样品高通量的检测要求。下面案例是非还原和还原条件电泳的蛋白分析结果。
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