一、技术背景与核心目标
CHO（中国仓鼠卵巢）细胞是生物制药领域最常用的宿主细胞，用于生产单克隆抗体、重组蛋白等生物药。
其优势在于：
1.高效蛋白表达：可正确折叠复杂蛋白（如抗体）。
2.安全性：无内源性病毒风险（相比人源细胞）。
3.适应性：支持大规模悬浮培养（>10,000 L）。
技术核心目标：
1.细胞分离：从培养液中高效回收细胞，避免细胞损伤。
2.蛋白收获：从细胞内外提取目标蛋白，确保纯度与活性。
二、细胞分离技术
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方法 |
原理 |
优势 |
局限性 |
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离心分离 |
密度差驱动固液分离 |
设备普及，适合大规模 |
剪切力可能损伤细胞，需优化转速 |
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切向流过滤（TFF） |
膜孔径截留细胞，小分子透过 |
连续操作，减少污染风险 |
膜堵塞需频繁清洗，高细胞密度挑战 |
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深度过滤 |
多孔介质截留细胞团 |
高通量，无剪切力 |
介质成本高，难以彻底分离单细胞 |
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声波分离 |
超声波振动促进细胞团聚 |
温和，适合脆弱细胞 |
工业化放大难度大 |
三、蛋白收获技术
1. 细胞裂解
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方法 |
作用机制 |
适用场景 |
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渗透压冲击 |
低渗溶液破坏细胞膜 |
实验室小规模，胞内蛋白释放 |
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去垢剂裂解 |
Triton X-100等溶解膜脂 |
膜蛋白提取，需去除去垢剂 |
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酶解法 |
蛋白酶（如胰蛋白酶）消化细胞壁 |
温和裂解，需优化酶浓度与时间 |
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高压均质 |
高压（1000-1500 bar）破碎细胞 |
工业化主流，高效但可能损伤蛋白 |
2. 初级分离（澄清）
离心：去除细胞碎片（如碟片式离心机）。
深层过滤：去除亚微米颗粒（如纤维素介质）。
3. 纯化工艺
亲和层析：Protein A/G树脂捕获抗体（特异性高，占市场80%）。
离子交换层析：调整pH/盐浓度分离带电蛋白。
疏水层析：基于疏水性差异纯化。
超滤/渗滤：浓缩与换液（如30 kDa超滤膜）。
四、优化策略与挑战
1.提高蛋白分泌效率
基因编辑：敲除凋亡基因（如Bax/Bak）延长细胞存活。
培养基优化：无血清/无蛋白培养基（如Ex-Cell CHO）。
2.降低宿主蛋白污染（HCP）
多轮亲和纯化：串联Protein A与混合模式层析。
HCP免疫吸附：特异性抗体柱去除残留杂质。
3.连续分离技术
灌注培养：实时收获上清液（如ATF系统），延长培养周期。
连续层析：模拟移动床（SMB）提升纯化效率。
五、未来趋势
1.智能化平台：结合在线监测（如UV、电容传感器）与AI模型，实时优化分离参数。
2.一次性设备：预灭菌一次性生物反应器与层析柱，降低交叉污染风险。
3.无细胞培养液（ACF）：通过基因工程改造细胞分泌蛋白至胞外，简化收获步骤。
六、结语
重组CHO细胞分离与蛋白收获是生物制药下游工艺的关键环节，其效率直接影响药物成本与疗效。通过整合新型裂解技术、连续分离设备与智能监控工具，行业正逐步向“更高纯度、更低成本、更短周期”的目标迈进。未来，随着基因编辑与合成生物学的突破，CHO细胞平台或将迎来新一轮技术革命。
