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珠联璧合 明析“有”“无” ——LC-MS/MS和ICP-MS技术联合用于抗体细胞培养分析
2023-09-21 随着生物组学技术的进步,细胞培养工艺开发已不再局限于简单的工艺参数优化,而是深入探索系统的组学研究。这样的转变旨在更好地满足生物制药产业的发展需求。为此,细胞培养需要朝着大规模、自动化、低成本以及高目的产物质量和产量的方向发展。在这一发展过程中,准确监测生物过程中的实际需求至关重要,尤其是确定最关键的质量参数。 抗体药物是通过培养产生抗体的细胞来制造的。开发这些宿主细胞是一个活跃的研究领域,大阪大学的Omasa实验室最近建立了源自中国仓鼠肺细胞(CHL-YN细胞)的细胞系。与常用于抗体生产的CHO-K1细胞相比,CHL-YN细胞的生长速度约为2倍。 了解宿主细胞的代谢对于实现这些细胞在工业上的应用非常重要,但对于CHL-YN细胞的代谢尚未进行充分研究。最近的研究报告了培养基中有机/无机组分变化对抗体生产和质量的影响。因此,培养基的分析必须包括有机和无机组分,以便能够了解宿主细胞的代谢过程。这将有助于优化抗体生产过程,提高抗体质量,进而推动抗体药物的研发与应用。 本应用报告使用LCMS-8060NX分析 140多种有机化合物,并使用 ICPMS-2030分析 CHL-YN 抗体产生细胞系培养物的培养基和培养上清液中的 9 种无机元素。通过这些数据,研究人员得以确定参与抗体生产的成分和代谢途径。 样品:CHL-YN细胞在指定条件下培养,每24小时收集培养上清液(生物学重复n = 3)。 样品前处理方法: 图1 LC-MS/MS样品前处理方法 图2 ICP-MS样品前处理方法 分析条件:略。 分析结果:LC-MS/MS部分: 结合LC/MS/MS细胞培养分析方法包检测到74种组分的数据,再通过多组学分析包进行可视化分析。74种有机组分随时间变化过程如图3所示。 图3 74种有机组分随时间变化过程分析结果 其中,表现出明显变化的组分如图4和图5所示。图4中显示,有机组分在细胞培养的后期耗尽,提供了有助于研究培养条件的信息。图5中显示,随着时间的推移,有机组分在消耗和分泌之间切换。这是一个有价值的发现,表明新陈代谢发生了变化。 图4 细胞培养后期耗尽的有机组分 图5 随着时间的推移在消耗和分泌之间切换的有机组分 面积比(纵轴):被测组分的峰面积除以内标峰面积。 每个数据点代表n = 3个生物重复的平均值;阴影区域表示误差范围 ICP-MS部分: 使用ICPMS-2030分析培养基上清液中的金属元素,主要集中在据报道影响抗体产生的元素上:钴、铜、铁、镁、锰、钼、镍、硒和锌。 图6 ICP-MS测定培养上清液中金属组分随时间变化的过程 每个数据点代表n = 3个生物重复的平均值;阴影区域表示误差范围。 数据分析: 利用得到的数据可以开展进一步代谢组学分析,如相关分析和富集分析。 通过以特异性抗体产生速率(单位时间内单个细胞产生的抗体量)为目标变量,以有机和无机组分的测定值为解释变量进行相关性分析,确定抗体产生中涉及的组分和代谢途径。 绝对相关系数大于0.5且错误发现率(FDR)小于0.05的组分被确定为与特异性抗体产生率相关。 通过相关分析确定了符合这些标准的有机和无机组分。上表显示了与特异性抗体产生率呈正相关的一些组分(相关系数>0.5和FDR |
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