早在2018年，药明生物就组建了专门的PAT团队，致力于开发包括拉曼光谱在内的PAT技术，应用于技术开发和大规模生产中。药明生物已经积累了丰富的项目经验，针对不同项目特性（如单抗、双抗、酶等）和客户个性化需求定制适宜的预测模型，包括设备验证，利用设备建模预测物质浓度，在线监测各项工艺参数和性能和各类基于预测参数的反馈控制，并且在专业期刊上发表了相关论文3,4。借助药明生物自主知识产权平台，药明生物可以实现光谱的全流程自动处理并依托于大数据库，云计算和机器学习模型及控制算法，实现多种复杂模型预测反馈控制功能。

图片来源：药明生物拉曼平台简介

目前，药明生物在上游细胞培养领域，已经具备多种基于拉曼光谱的过程分析能力，包括但不限于以下能力，可以实现从小试生物反应器到大规模GMP生产一次性生物反应器的的多参数实时监测，non-GMP规模基于拉曼的实时反馈控制，帮助客户在研发端降本增效，在生产端更好地执行批次生产。

1）多种细胞培养参数的实时监测，包括活细胞/总细胞数目，细胞活率，葡萄糖、谷氨酰胺、谷氨酸以及其他多种氨基酸浓度，乳酸、铵等代谢副产物浓度，pH、CO2分压、渗透压等其他参数等；

2）蛋白（包括单克隆抗体、双特异性抗体及其他）产量、质量的实时监测，如聚体、碎片、糖基化修饰等的实时监测；

3）进阶的细胞培养工艺控制，包括自动补料、降温，基于营养消耗的实时营养流加，以及各类其他反馈控制；

4）赋能灌流培养控制，包括传统灌流培养的放流速率自动控制，以及WuXiUPTM加强型灌流培养的多参数自动控制，及产量实时监测以赋能连续亲和捕获等；

案例分享

基于拉曼光谱的PAT首次成功放大至1000升GMP生产细胞培养

近期，药明生物首次在GMP生产1000升一次性生物反应器实际项目中应用拉曼光谱技术，实时监测细胞培养中各参数，保障敏感细胞株大规模生产稳健、顺利完成，增强了客户对于挑战项目顺利执行的信心。

图片来源：随模型优化，不断提升预测精度，模型中试验证后应用于1000 L GMP生产

图片来源：药明生物GMP车间实时展示监控拉曼监控1000 L某代谢产物曲线

在过程中，生产项目团队借由此技术，可以实时观察各项参数的变化。特别地，在前期实验观测到的批次培养关键点时，团队可以实时掌握各参数随着操作的变化，进而降低工艺放大生产的风险。

随着细胞培养工艺开发从简单的工艺参数优化，逐渐向大规模、自动化、低成本、高产量等方向发展，加强实时监测工艺过程，特别是确定关键质量属性至关重要。而PAT应用于细胞培养过程就在于加强关键过程参数的监控来确保蛋白药物的最终质量。此次基于拉曼光谱的PAT成功放大至1000升GMP生产细胞培养，也为药明生物持续应用和拓展PAT，加速优化工艺开发和生产等奠定了坚实基础。未来药明生物也将继续探索和推广PAT，为全球合作伙伴赋能，帮助客户更好地实现速度、质量和成本之间的平衡，造福广大病患。

参考资料：

(1)Chopda, V.; Gyorgypal, A.; Yang, O.; Singh, R.; Ramachandran, R.; Zhang, H.; Tsilomelekis, G.; Chundawat, S. P. S.; Ierapetritou, M. G. Recent Advances in Integrated Process Analytical Techniques, Modeling, and Control Strategies to Enable Continuous Biomanufacturing of Monoclonal Antibodies. J. Chem. Technol. Biotechnol. 2022, 97 (9), 2317–2335. https://doi.org/10.1002/jctb.6765.

(2)Zhou, W. Secure the Future of Bioprocessing by Meeting Four Key Challenges: WuXi Biologics Stresses the Importance of Adopting Continuous Bioprocessing, Single-Use Systems, Digitalization Technologies, and Artificial Intelligence. Genet. Eng. Biotechnol. News 2022, 42 (1), 52–55.

(3)Chen, G.; Hu, J.; Qin, Y.; Zhou, W. Viable Cell Density On-Line Auto-Control in Perfusion Cell Culture Aided by in-Situ Raman Spectroscopy. Biochem. Eng. J. 2021, 172, 108063. https://doi.org/10.1016/j.bej.2021.108063.

(4)Liu, Z.; Zhang, Z.; Qin, Y.; Chen, G.; Hu, J.; Wang, Q.; Zhou, W. The Application of Raman Spectroscopy for Monitoring Product Quality Attributes in Perfusion Cell Culture. Biochem. Eng. J. 2021, 173, 108064. https://doi.org/10.1016/j.bej.2021.108064.

关于药明生物

药明生物（股票代码：2269.HK）是一家全球领先的合同研究、开发和生产（CRDMO）服务公司。公司通过开放式、一体化生物制药能力和技术赋能平台，提供全方位的端到端服务，帮助合作伙伴发现、开发及生产生物药，实现从概念到商业化生产的全过程，加速全球生物药研发进程，降低研发成本，造福病患。

药明生物在中国、美国、爱尔兰、德国和新加坡拥有超过12000名员工。通过药明生物人的专业服务团队，以及先进技术和精深洞见，公司为客户提供高效经济的生物药解决方案。截至2023年6月底，药明生物帮助客户研发和生产的综合项目高达621个，其中包括22个商业化生产项目。

药明生物将环境、社会和治理（ESG）视为业务发展和企业精神的重要组成部分，并致力于成为全球生物药CRDMO领域的ESG领导者，例如应用更绿色环保的新一代生物制药技术和能源等引领行业发展。公司成立了由首席执行官领导的ESG委员会，全面落实ESG战略并践行可持续性发展承诺。

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