Process Development & MCB

       在确定了生产用的‘抗体高产的单克隆CHO细胞稳定株’以后,需要尽快使其适用生产规模下的培养条件。

       抗体生产的关键技术指标主要包括:CHO细胞稳定株的抗体表达能力应该 >20p/c/d/(可通过CHO细胞稳定株的构建来实现);大规模培养工艺的抗体生产水平应该 >2g/L;抗体的纯化收率应该大于70%(可通过抗体的大规模纯化工艺和质量控制来实现)。要实现大规模生产抗体 >2g/L的指标,就需要探索和优化CHO细胞稳定株的小试工艺条件,通过0.1-2L, 5-50L, 100-200L 和200-2000L的生物反应器(bioreactors)来逐步摸索大规模生产抗体的工艺条件。目前抗体生产的工艺主要是流加(Fed-Batch)和灌注(Perfusion)培养工艺;具体采用哪一种工艺,要依赖于企业的抗体产量需求和资源投入意愿。

      影响抗体生产质量的参数有很多种,主要包括:培养温度、pH、pCO2、NH4+、DO(溶氧),营养组分及含量、废物组分及含量、细胞培养液添加剂,细胞生长速率,抗体表达速率,细胞紧张和裂解(cell stress & lysis),抗体的氧化、脱氨、异构化、蛋白酶水解、糖化、糖基化改变,HMW,LMW等。在工艺探索和优化过程中,需要仔细研究这些参数的变化,同时采取对策优化,以保证后续的大规模生产时的抗体产品质量。细胞培养工艺放大的基本原则是:非体积依赖参数要保持不变(如温度、溶氧、pH等),体积依赖参数(工作体积、流加体积、通气量等)要实现线性放大,同时还要考虑溶氧供应和CO2的去除等因素是否能满足培养工艺的要求。

     CHO细胞CDM培养液是影响抗体产量的重要因素之一。不同种类的CHO细胞对营养的需求差别很大,即使是基于同一种CHO细胞所构建的不同克隆,其代谢特点和营养需求也不尽相同。因此,在CDM培养液的开发过程中需要特别强调“个性化培养液”的理念,也就是根据生产用的CHO细胞系的代谢特点来优化和定制CDM培养液。开发CDM培养液的主要方法包括:培养液混合法(Medium Mixing/Blending)、组分滴定法和消耗组分分析法。

      完成CHO细胞稳定株的工艺放大和优化后,需要构建主细胞库(Master Cell Bank, MCB)和工作细胞库(Working Cell Bank, WCB),最后开始工艺技术向抗体大规模生产设施的转移,进入产业化(CMC)阶段。在细胞培养工艺的放大优化和技术转移过程中,首要考虑的是保证培养工艺变更前后的细胞活性、抗体收率和抗体产品质量等主要技术指标的稳定。

       在产业化阶段,需要对细胞培养工艺做充分的定性研究,对诸多工艺参数(接种量、培养温度、pH、DO等)做风险排序,确定关键工艺参数和操作范围。另外,细胞培养工艺还需要满足抗体药物的上市评审要求,用生产规模的实验数据来支撑申报材料,即所谓的“工艺验证”。美国FDA和欧洲EMEA分别要求连续3或5批连续的生产规模试验数据,并以此为“生物制品许可申请”(BLA)文件的重要内容,而中国CFDA也有雷同的要求,通常是连续3个批次的200升连续生产的试验数据。