CHO细胞培养中使用葡萄糖替代物降低乳酸产生的方法

       CHO 细胞系之所以被广泛使用，主要因为它们是表达异源基因的稳定宿主，并且它们很容易适应无血清和无蛋白培养基中的粘附非依赖性生长。然而，在生物反应器中培养这种类型的细胞仍然有几个缺点。比如：细胞对主要碳源和能源（主要是葡萄糖和谷氨酰胺）的消耗率远高于支持细胞新陈代谢所严格要求的速率。

      众所周知，体外动物细胞培养产生的蛋白质与培养寿命直接相关，通常用活细胞积分 (IVC)  . 分批培养的寿命受到营养耗尽或其他有毒或抑制性代谢物积累的限制。这可以通过定期添加那些耗尽的营养素来提高分批补料，从而提高蛋白质生产水平。与其他强化培养系统（如灌注）相比，分批补料相关的优势是可以在生物反应器内获得更高的产品浓度，这与产品纯化成本高的那些情况相关。但与此同时，代谢副产物以抑制甚至有毒的水平积累，培养物的渗透压增加到威胁培养物寿命的程度。葡萄糖和谷氨酰胺等成分被快速消耗，当前解决葡萄糖和谷氨酰胺的快速消耗问题的主要策略是：添加葡萄糖和谷氨酰胺的补料分批培养策略 和原位消除抑制化合物这两种方法。对于分批补料培养过程中可以使用EKF Biosen C-Line 乳酸分析仪来测定葡萄糖消耗状况以及的乳酸的含量，从而根据参数变化适当调整补料状态。

      实验研究中从葡萄糖的消耗和乳酸的积累减少，可以清楚地了解到这些细胞中糖酵解和谷氨酰胺分解之间的相互作用。最近，已经报道了 CHO 细胞培养的结果，其中考虑了用替代碳源和能源来替代培养基中的葡萄糖和谷氨酰胺。具体来说，使用半乳糖和谷氨酸作为培养基的主要化合物可以减少细胞培养过程中的副产物，因为它们的消耗速度比葡萄糖和谷氨酰胺低，而且效率更高；但缺点是细胞生长水平略低。

     这里值得注意的是，当 CHO 细胞在半乳糖上生长时产生的乳酸被细胞重新代谢。尽管在其他动物细胞培养物中也有部分乳酸盐同化的报道，但半乳糖和乳酸盐并没有同时消耗，观察到的结果也没有进行代谢途径分析。所以，CHO 细胞培养物在葡萄糖和半乳糖代谢方面有着不同代谢动力学，这还需要进一步底通过代谢通量分析等方式来研究细胞的乳酸再代谢途径。

实验对比：

  在使用谷氨酸 (6   mM) 和两种不同水平的葡萄糖（5 和 20 mM）或葡萄糖和半乳糖（分别为 5 和 20 mM）的分批培养 中，证明了细胞培养参数的差异。对于 20 mM 葡萄糖，观察到常见的细胞模式，其中乳酸在培养基中累积。对于 5 mM 葡萄糖，细胞生长因葡萄糖耗尽而停止，并且只能观察到分泌的乳酸的有限使用，不能充分支持细胞生长。然而，当葡萄糖 5 mM 和半乳糖 20  mM 一起使用时，细胞会先消耗葡萄糖，有趣的是，在第二阶段，它们继续在半乳糖上生长，同时消耗内源性乳酸。在这些条件下，细胞生长甚至比在用作对照的 20 mM 葡萄糖上的生长得到改善。通过使用代谢通量分析进一步研究这种代谢行为，表明产生的乳酸不用于通过 TCA 循环的氧化代谢。 

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