表达重组蛋白的CHO细胞培养基：历史、关键成分和优化策略

表达重组蛋白的 CHO 细胞培养基：历史、关键成分和优化策略摘要中国仓鼠卵巢（CHO）细胞的培养应用于现代工业，如重组蛋白的表达，需要支持其生长和表达产物的培养基。这种培养基必须支持高密度细胞存活，同时刺激生物产品的合成和细胞外运输。这一领域的早期培养基开发工作产生了维持生长、活力和细胞功能的基本配方，包括动物源成分和在批量培养模式中使用的复杂成分。随后的改进包括无血清培养基的开发和化学限定性（CD）培养基，鉴定关键营养素、生长因子、潜在抑制性或有毒细胞代谢物，以及使用分批补料和灌注培养技术优化营养物输送，同时尽量减少不需要的代谢废物的累积。本综述包括哺乳动物细胞培养基发展的里程碑、营养成分和配方要求、优化策略、工业用粉末和液体培养基制备的一致性和可扩展性，以及推动 CHO 细胞培养基设计和开发的关键新进展。哺乳动物细胞培养用培养基配方的历史演变最早成功开发并用于动物细胞培养的培养基通常由血浆、血清或组织提取物组成。这些生物成分的复杂、未确定的性质导致可变性，增加污染风险，且细胞生产所需的最小、特定营养成分无法确定。由于这些原因，许多研究小组试图通过分析细胞和血清成分，确定支持细胞生长所需的关键成分，开发无血清、化学限定性的细胞培养基。HarryEagle 实验室的开创性工作产生了一种基本的配方，可以支持两种不同细胞系的生长，即小鼠成纤维细胞和 Hela 细胞（人类子宫癌）。其最初的培养基含有“任意混合的氨基酸、维生素、辅酶因子、碳水化合物和盐”。通过对细胞蛋白质组成和氨基酸代谢的分析，Eagle 进一步研究了透析后的血清，把这种培养基发展成“最低必需培养基”（EMEM）。EMEM 由 28 种必需代谢物组成。当补充血清时，它可以支持多种细胞系的繁殖，倍增时间为 18 至 24 小时。虽然这种培养基含有血清，但它的配方仍然是当今许多广泛使用的细胞培养基的基础。例如，Dulbecco 和 Freeman 的 DMEM6 是一种该培养基的改良版，含有与 EMEM 相关的四倍浓度的氨基酸和维生素。这一配方被证明支持增强生长和更高的细胞密度，并最终被用作许多后续无血清培养基配方的基础。血清是一种高度复杂的生物成分，含有大量营养素、激素、生长因子、载体蛋白和代谢物，支持细胞生长。无血清细胞培养基的发展有以下驱动因素，包括血清的不良特征，如可变性、外源性物质污染的风险包括牛和传染性海绵状脑病，有限的可用性和成本。血清现在通常被认为不适用于工...