CN112391350A - 高效表达抗egfr单克隆抗体细胞的筛选培养方法 - Google Patents

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Abstract

本发明实施例公开了一种高效表达抗EGFR单克隆抗体细胞的筛选培养方法，所述方法包括：将重组抗EGFR单克隆抗体的种子细胞复苏，在Actipro基础培养基中放大培养后得到种子细胞培养悬液，将所述种子细胞培养悬液接种，发酵培养，定期流加补料培养基和葡萄糖溶液，培养至细胞活率低于80％，收获发酵培养液，得到所述高效表达抗EGFR单克隆抗体细胞培养液。本发明方法筛选高效分泌表达抗EGFR抗体的敲除岩藻糖转移酶基因的CHO细胞系，使所表达的蛋白无岩藻糖修饰，以增强重组抗EGFR单抗的ADCC作用，增强其抗肿瘤效果，扩大适用人群。

Description

高效表达抗EGFR单克隆抗体细胞的筛选培养方法
技术领域
本发明实施例涉及生物技术领域，具体涉及一种高效表达抗EGFR单克隆抗体细胞的筛选培养方法。
背景技术
EGFR是一种相对分子质量为170kDa的跨膜糖蛋白，属于HER/ErbB受体家族的酪氨酸激酶型受体。EGFR可以与表皮生长因子(EGF)、组织生长因子(TGF-α)等多种配体结合，二者结合后会使EGFR发生二聚化形成同源或异源二聚体，形成的二聚体发生交联磷酸化反应，即一个受体使另外一个受体上特定酪氨酸残基磷酸化，从而激活胞内区的酪氨酸激酶亚区，进而激发下一级信号传导。EGFR的信号传导关乎细胞的增殖、分化、凋亡、迁移和细胞周期循环，与肿瘤的形成和恶化息息相关。EGFR在75％的结直肠癌(CRC)患者体内都存在过表达，并且与预后不良相关，使其成为单克隆抗体治疗的有吸引力的靶标。
目前，全球范围内批准的抗表皮生长因子受体的单抗类药物主要有西妥昔单抗、帕尼单抗和尼妥珠单抗，其中西妥昔单抗商品名爱必妥，是一种重组的人鼠嵌合型IgG1单抗，由SP2/0杂交瘤细胞表达，但SP2/0杂交瘤细作为宿主细胞表达的抗体含非人源“α(1,3)半乳糖结构”，临床上发生严重的过敏反应，且西妥昔单抗在KRAS突变肿瘤患者中的作用不甚理想。一些证据表明，增强ADCC作用可直接提高该单抗的临床疗效。
ADCC(antibody-dependent cell-mediated cytotoxicity)作用的改善可以通过使用具有糖基化修饰或Fc-结构域氨基酸序列改变的IgG来实现。体内外研究证实核心岩藻糖是影响ADCC活性最重要的糖基化结构。已有研究进一步证实与含有核心岩藻糖结构的单抗相比，无核心岩藻糖基化结构的单抗具有相对较高的FcγRIIIa结合能力及ADCC活性。
目前，在实际生产过程中，大约有90％由CHO细胞表达的重组IgG的Fc段都含有核心岩藻糖，为了提高抗体与FcγRIIIa之间的结合能力以及ADCC活性，采用多种方法降低重组IgG的岩藻糖基化修饰水平，包括采用敲除α-1,6岩藻糖基转移酶基因或者使其低表达的细胞株，或者采用GnTIII高表达的细胞株(添加二分支N乙酰葡糖胺转移酶会使核心岩藻糖含量下降)进行IgG的生产。
发明内容
为此，本发明实施例提供一种高效表达抗EGFR单克隆抗体细胞的筛选培养方法，以解决现有技术中重组抗EGFR单克隆抗体细胞的表达量较低、所表达的抗体蛋白存在岩藻糖修饰的问题。
为了实现上述目的，本发明实施例提供如下技术方案：
本发明提供一种高效表达抗EGFR单克隆抗体细胞的筛选培养方法，其特征在于，
所述方法包括：将重组抗EGFR单克隆抗体的种子细胞复苏，在Actipro基础培养基中放大培养后得到种子细胞培养悬液，将所述种子细胞培养悬液发酵培养，定期流加补料培养基和葡萄糖溶液，培养至细胞活率低于80％，收获发酵培养细胞，得到所述高效表达抗EGFR单克隆抗体细胞。
优选的，所述发酵培养条件为：
在生物反应器中培养，初期培养温度为37℃，pH值为7.0～7.2，培养液的溶氧量为40％～60％，转速为150-250rpm，从发酵培养的96±2h开始，将培养温度调至32-34℃，并添加补料培养基，发酵时间为13-15天，得到细胞培养发酵液。
优选的，所述补料培养基为CellBoost 7a/7b。
优选的，所述流加补料培养基是在发酵培养第4-12天中，隔天流加，流加次数为4-5次，流加比例为3-5％。
优选的，所述流加补料培养基的流加次数为5次，第4、6、8、10、12d分别流加初始细胞培养液体积的3％、4％、5％、4％、3％。
优选的，所述葡萄糖溶液的流加量为保持所述发酵液中葡萄糖的质量浓度为2-8g/L。
优选的，所述种子细胞培养悬液制备过程为：
将重组抗EGFR单克隆抗体的种子细胞取出后，在37℃水浴融化，离心留取沉淀，用基础培养基重悬培养；
其中，培养箱的转速100rpm，温度为37℃，空气中CO2体积浓度为5％，每隔48-72h进行传代培养，经过2级传代培养后，得到所述种子细胞培养悬液。
优选的，所述发酵培养过程中，发酵培养开始时，所述种子细胞培养液的细胞密度为0.5-1.0×106个/mL。
本发明实施例具有如下优点：
本发明筛选高效分泌表达抗EGFR抗体的敲除岩藻糖转移酶基因的CHO细胞系，使所表达的蛋白无岩藻糖修饰，以增强重组抗EGFR单抗的ADCC作用，增强其抗肿瘤效果，扩大适用人群。
本发明在摇瓶培养阶段筛选多种培养基，选取无裂峰形成的培养基，并在此基础上进一步研究了该抗EGFR单克隆抗体细胞株的大规模细胞培养方法。
本发明培养方法全程采用无血清悬浮培养，摇瓶复苏，扩增后转入发酵罐培养，工艺流程简单，适合工业化生产。
附图说明
为了更清楚地说明本发明的实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是示例性的，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图引伸获得其它的实施附图。
图1为本发明实施例1细胞的培养天数和活率变化曲线图；
图2为本发明实施例1获得的抗体还原CE-SDS电泳图；
图3为本发明实施例2细胞的培养天数和活率变化曲线图；
图4为本发明实施例2获得的抗体还原CE-SDS电泳图；
图5为本发明实施例3细胞的培养天数和活率变化曲线图；
图6为本发明实施例3获得的抗体还原CE-SDS电泳图；
图7为本发明实施例的不同细胞培养基条件下抗体重链裂峰情况，其中，A为Actipro细胞发酵培养液纯化抗体还原CE-SDS电泳图，B为Hycell细胞发酵培养液纯化抗体还原CE-SDS电泳图，C为Rapid CHO 18细胞发酵培养液纯化抗体还原CE-SDS电泳图。
具体实施方式
以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明中，溶氧量是采用百分饱和度表示法，将标定时溶解氧定为100％，零氧时为0％，则反应过程中的溶解氧含量即为标定时的百分数。
本发明中，Actipro无血清基础培养基，CellBoost 7a/7b补料培养基和Hycell培养基，以上三种培养基均购自Hyclone，Rapid CHO 18培养基购自上海源培生物科技股份有限公司。
本发明中，重组抗EGFR单克隆抗体的种子细胞的构建方法为现有技术，例如，本发明实施例中的重组抗EGFR单克隆抗体的种子细胞，其构建方法可参照中国农业科学院学位论文《高表达抗EGFR单克隆抗体的细胞株构建》，作者：李娜，2013年3月，进行构建。
本发明筛选用高效分泌表达抗EGFR抗体的CHO细胞系是采用敲除α-1,6岩藻糖基转移酶基因方法获得。
实施例1、高效表达无岩藻糖修饰抗EGFR单克隆抗体细胞的筛选方法
1、重组抗EGFR单克隆抗体的种子细胞复苏
从液氮罐取出重组抗EGFR单克隆抗体的种子细胞，于37℃水浴融化后，取细胞悬液于15ml离心管，1000rpm离心5min，弃上清。用37℃预热的新鲜Actipro无血清基础培养基重悬。于125ml透气摇瓶培养，培养体积为20ml，其中，培养条件为：培养箱转速100rpm，培养温度为37℃，培养湿度为75％，培养箱内空气中CO2的体积浓度为5％。重组抗EGFR单克隆抗体的种子细胞扩增按照250ml-1000ml摇瓶的顺序逐级传代，经过两次扩增，细胞悬液培养体积达到200ml，细胞密度为7.7×106个/ml，得到种子细胞培养悬液。
2、重组抗EGFR单克隆抗体的种子细胞的发酵培养
取抗EGFR单克隆抗体的种子细胞培养悬液接种至生物反应器，接种后培养悬液的体积为1.5L，培养细胞的密度为0.5×105个/ml。其中，初始培养条件为：培养箱的转速为200rpm，培养悬液的溶氧量为50％，培养的温度为37℃，pH值7.1。在反应器培养的第4、6、8、10、12d分别补充培养体积3％、4％、5％、4％、3％的CellBoost 7a/7b补料培养基。培养96±2h后调节温度为33℃。每日监测细胞活率、生长密度、葡萄糖和乳酸的含量。补充葡萄糖溶液来维持培养液的中葡萄糖的含量不低于4g/L，当细胞活率低于80％时，收集细胞发酵培养液，获得高效表达抗EGFR单克隆抗体细胞培养液。
本实施例的EGFR单克隆抗体的种子细胞在反应器中，发酵培养15d，细胞生长最高密度11.9×106个/ml，收获细胞培养液1.9L，将细胞培养液通过亲和层析、阴离子交换层析、阳离子交换层析等方式纯化得到抗EGFR单克隆抗体，EGFR单克隆抗体表达量为4.59g/L。
本实施例EGFR单克隆抗体的种子细胞的培养天数和活率变化曲线图如图1所示，表达抗EGFR单克隆抗体的还原CE-SDS电泳图如图2所示，数据表明表达的抗EGFR单克隆抗体无裂峰出现，本发明实施例培养得到的重组抗EGFR单克隆抗体的细胞可高效表达无岩藻糖修饰抗EGFR单克隆抗体。
实施例2、高效表达无岩藻糖修饰抗EGFR单克隆抗体细胞的筛选方法
本实施例提供了高效表达重组抗EGFR单克隆抗体的CHO细胞的筛选培养方法，其包括以下步骤：
1、重组抗EGFR单克隆抗体的种子细胞复苏
从液氮罐取出重组抗EGFR单克隆抗体的种子细胞，将种子细胞于37℃水浴融化后，取细胞悬液于15ml离心管中，1000rpm离心5min，弃上清。用37℃预热的新鲜Actipro无血清基础培养基重悬。于125ml透气摇瓶培养，培养体积为20ml，培养条件为：培养箱的转速100rpm，温度37℃，湿度75％，空气中CO2的体积浓度为5％。种子扩增按照250ml-1000ml摇瓶的顺序逐级传代，经过两次扩增，细胞培养体积达到200ml，密度为7.8×106个/ml，得到种子细胞培养悬液。
2、重组抗EGFR单克隆抗体的种子细胞的发酵培养
取抗EGFR单克隆抗体的种子细胞培养悬液接种至生物反应器，接种后，细胞培养悬液的体积为1.5L，密度为0.8×105个/ml。其中，初始培养条件为：培养箱转速250rpm，培养悬液的溶氧量为50％，培养温度为37℃，pH值为7.2。在反应器培养的第4、6、8、10、12d分别补充培养体积的3％、4％、5％、4％、3％的CellBoost 7a/7b补料培养基。培养96±2h后调节温度为32℃。每日监测细胞活率、生长密度、葡萄糖和乳酸的含量。补充葡萄糖溶液来维持培养液的糖含量不低于4g/L，当细胞活率低于80％时，收集细胞发酵培养液，获得高效表达抗EGFR单克隆抗体细胞培养液。
本实施例的反应器培养共14d，细胞生长最高密度10.5×106/ml，收获细胞培养液1.7L，将细胞培养液通过亲和层析、阴离子交换层析、阳离子交换层析中等方式纯化得到EGFR单克隆抗体，抗体表达量为4.25g/L。
本实施例的重组抗EGFR单克隆抗体的细胞培养天数和活率变化曲线图如图3所示，表达抗EGFR单克隆抗体的还原CE-SDS电泳图如图4所示，数据表明本实施例表达的抗EGFR单克隆抗体无裂缝出现，本发明实施例培养得到的重组抗EGFR单克隆抗体的细胞可高效表达无岩藻糖修饰的抗EGFR单克隆抗体。
实施例3、高效表达无岩藻糖修饰抗EGFR单克隆抗体细胞的筛选方法
本实施例提供的高效表达重组抗EGFR单克隆抗体的CHO细胞的筛选培养方法，其包括以下步骤：
1、重组抗EGFR单克隆抗体的种子细胞复苏
从液氮罐取出种子细胞，于37℃水浴融化后，取细胞悬液于15ml离心管，1000rpm离心5min，弃上清。用37℃预热的新鲜Actipro无血清基础培养基重悬。于125ml透气摇瓶培养，培养体积为20ml，培养条件为转速100rpm，温度37℃，湿度75％，空气中CO2的体积浓度为5％。种子扩增按照250ml-1000ml摇瓶的顺序逐级传代，经过两次扩增，细胞培养体积达到200ml，密度为8.2×106个/ml。
2、重组抗EGFR单克隆抗体的种子细胞的发酵培养
取种子细胞悬液接种至生物反应器，接种后培养体积为1.5L，密度1.0×105个/ml。初始培养条件为：培养箱转速150，溶氧50％，温度37℃，pH值7.0。在反应器培养的第4，6，8，10d分别补充培养体积3％、4％、5％、4％、3％的CellBoost 7a/7b补料培养基。培养96±2h后调节温度为34℃。每日监测细胞活率、生长密度、葡萄糖和乳酸的含量。补充葡萄糖溶液来维持培养液的糖含量不低于4g/L，当细胞活率低于80％时，收集细胞发酵培养液，获得高效表达抗EGFR单克隆抗体细胞培养液。
本实施例的反应器培养共13d，细胞生长最高密度11.2×106/ml，收获细胞培养液1.76L，将细胞培养液通过亲和层析、阴离子交换层析、阳离子交换层析中等方式纯化得到EGFR单克隆抗体，抗体表达量为3.34g/L。
本实施例的细胞的培养天数和活率变化曲线图如图5所示，表达抗EGFR单克隆抗体的还原CE-SDS电泳图如图6所示，数据表明本发明实施例表达的重组抗EGFR单克隆抗体无裂峰出现，表明本发明实施例培养得到的重组抗EGFR单克隆抗体的细胞可高效表达无岩藻糖修饰抗EGFR单克隆抗体。
试验实施例、不同培养基对重组抗EGFR单克隆抗体细胞培养的影响
1、种子细胞复苏
将低温保存的种子重组抗EGFR单克隆抗体的细胞株置于37℃水浴中迅速解冻，离心收集细胞，用基础培养基重悬细胞后，将重悬细胞液置于CO2恒温振荡培养箱中，培养条件为37℃，空气中CO2的体积浓度为5％，空气湿度75％，转速为100rpm，进行培养，得到细胞悬液。
对细胞进行不同基础培养基，该基础培养基分别为Actipro、Hycell、Rapid CHO18，将不同培养基培养的细胞分瓶接种培养，接种细胞后，将培养瓶在培养箱中振荡培养，培养温度为37℃，空气中CO2的体积浓度为5％，空气湿度为75％，转速100rpm，培养得到EGFR单克隆抗体的细胞悬液。
分别将培养得到的抗EGFR单克隆抗体的细胞悬液按照原始培养基与目标培养基比例从3:1、1：1到1：3，最后全部为目标培养基的比例进行扩大逐级传代培养，将原始培养基逐级替换为目标培养基，分别得到Actipro培养细胞悬液、Hycell培养细胞悬液和RapidCHO 18细胞培养悬液。
2、种子细胞的发酵培养
将不同培养基驯化的细胞在相应培养基中，该培养基为Actipro、Hycell或RapidCHO 18进行细胞发酵培养。
初始培养条件为：培养箱转速250rpm，溶氧量为50％，温度37℃，pH值为7.1。在反应器培养的第4、6、8、10、12d分别补充培养体积3％、4％、5％、4％、3％的CellBoost 7a/7b补料培养基。培养96±2h后调节温度为33℃。每日监测细胞活率、生长密度、葡萄糖和乳酸的含量。补充葡萄糖溶液来维持培养液的糖含量不低于4g/L，当细胞活率低于80％时，收集细胞发酵培养液，获得高效表达抗EGFR单克隆抗体细胞及抗EGFR单克隆抗体。
将由Actipro培养基、Hycell培养基或Rapid CHO 18培养基进行细胞发酵培养，分别得到的Actipro细胞发酵培养液、Hycell细胞发酵培养液和Rapid CHO 18细胞发酵培养液。收集纯化，得到的表达抗EGFR单克隆抗体，还原CE-SDS检测所获抗体的质量。
如图7所示，本试验实施例的不同细胞培养基获得的抗体重链裂峰情况，数据表明Actipro细胞发酵培养液纯化的抗EGFR单克隆抗体无重链裂峰，而Hycell细胞发酵培养液和Rapid CHO 18细胞发酵培养液纯化的抗EGFR单克隆抗体有重链裂峰，表明本发明采用Actipro细胞发酵培养液培养方法得到的重组抗EGFR单克隆抗体的细胞可高效表达抗EGFR单克隆抗体。
虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施例对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。

Claims (8)

1.一种高效表达抗EGFR单克隆抗体细胞的筛选培养方法，其特征在于，
所述方法包括：将重组抗EGFR单克隆抗体的种子细胞复苏，在Actipro基础培养基中放大培养后得到种子细胞培养悬液，将所述种子细胞培养悬液发酵培养，定期流加补料培养基和葡萄糖溶液，培养至细胞活率低于80％，收获发酵培养细胞，得到所述高效表达抗EGFR单克隆抗体细胞。
2.如权利要求1所述高效表达抗EGFR单克隆抗体细胞的筛选培养方法，其特征在于，
所述发酵培养条件为：
在生物反应器中培养，初期培养温度为37℃，pH值为7.0～7.2，培养液的溶氧量为40％～60％，转速为150-250rpm，从发酵培养的96±2h开始，将培养温度调至32-34℃，并添加补料培养基，发酵时间为13-15天，得到细胞培养发酵液。
3.如权利要求1所述高效表达抗EGFR单克隆抗体细胞的筛选培养方法，其特征在于，
所述补料培养基为CellBoost 7a/7b。
4.如权利要求1所述高效表达抗EGFR单克隆抗体细胞的筛选培养方法，其特征在于，
所述流加补料培养基是在发酵培养第4-12天中，隔天流加，流加次数为4-5次，流加比例为3-5％。
5.如权利要求4所述高效表达抗EGFR单克隆抗体细胞的筛选培养方法，其特征在于，
所述流加补料培养基的流加次数为5次，第4、6、8、10、12d分别流加初始细胞培养液体积的3％、4％、5％、4％、3％。
6.如权利要求1所述高效表达抗EGFR单克隆抗体细胞的筛选培养方法，其特征在于，
所述葡萄糖溶液的流加量为保持所述发酵液中葡萄糖的质量浓度为2-8g/L。
7.如权利要求1所述高效表达抗EGFR单克隆抗体细胞的筛选培养方法，其特征在于，
所述种子细胞培养悬液制备过程为：
将重组抗EGFR单克隆抗体的种子细胞取出后，在37℃水浴融化，离心留取沉淀，用基础培养基重悬培养；
其中，培养箱的转速100rpm，温度为37℃，空气中CO2体积浓度为5％，每隔48-72h进行传代培养，经过2级传代培养后，得到所述种子细胞培养悬液。
8.如权利要求1所述高效表达抗EGFR单克隆抗体细胞的筛选培养方法，其特征在于，
所述发酵培养过程中，发酵培养开始时，所述种子细胞培养液的细胞密度为0.5-1.0×106个/mL。
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