段须杰

    ·调查与研究·

    抗体生产用反应器放大中的问题及对策

    段须杰

    由于具有靶向明确、副作用小等优势，抗体药物近年来发展迅速。2012 年，抗体药物全球销售额已达 650 亿美元[1]。放眼国内，一方面国家通过“新药创制”科技重大专项为生物医药产业发展提供强有力的科技支撑，同时越来越多的抗体药物面临“专利悬崖”，在国内也形成了抗体药物的开发热潮。

    众所周知，工程细胞株构建、动物细胞大规模培养工艺开发以及抗体质量分析已成为我国抗体药物产业化的主要瓶颈[2]。其中，工程细胞株构建包括宿主细胞改造、表达载体构建与转染、高表达细胞株筛选等关键技术[3]；动物细胞大规模培养工艺开发包括培养基开发、培养工艺优化以及反应器放大等关键技术[4-5]；而抗体质量分析则包括影响药物特性(如安全性、药代动力学和药效动力学等)的所有质量表征，例如糖基化、纯度、电荷分布、生物学活性等[5]。值得一提的是，无论是细胞株构建还是培养工艺开发，都必须以满足抗体质量要求为前提。

    反应器放大作为大规模细胞培养的关键环节，对抗体的产量和质量影响十分显著。然而，目前国内企业的抗体开发大多处于申报阶段，尚未面临产业化问题，同时生产规模多为百升左右，因而反应器放大过程中存在的技术难题多未面临。本文将从介绍细胞培养反应器种类及放大原则入手，重点探讨近年来有关反应器放大过程中存在的问题及对策，以期对国内企业进行抗体生产工艺放大及产业化起到指导作用。

    1 细胞培养反应器概述

    1.1 反应器种类

    尽管近年来涌现出以降低剪切、增强传质混合为目的的新型反应器，如 GE 公司 WAVE?反应器、PBS Biotech 公司 Air-Wheel?反应器等，但是抗体药物生产仍主要采用通气搅拌式反应器。根据反应器材质可将其分为不锈钢反应器和一次性反应器。

    1.1.1 不锈钢反应器 迄今为止，FDA 批准的抗体药物基本都是在不锈钢反应器内完成生产的[1]。由于早期抗体产量较低，因此生产规模大都在 10 000 L 左右。不锈钢反应器通常涉及 CIP 模块、SIP 模块、存储模块等，因此管路连接十分复杂，对操作人员要求较高。一旦出现污染，便需要对整个系统进行排查和灭菌。同时，不锈钢反应器还面临着高昂的前期设备投入以及运行成本。著名的反应器制造商主要包括 Sartorius 公司、Applikon 公司、Bioengineering 公司等。

    1.1.2 一次性反应器 近年来，一次性反应器凭借其免清洁、免灭菌、操作灵活等优势迅速占领国内外市场 ......