Seahorse 细胞能量代谢分析仪用于生物药 CMC 和生产过程中的细胞代谢功能分析和质控

细胞株构建是 CMC 的第一步，也是关键一步。“好”的细胞株，可以加快工艺开发的过程。对于细胞克隆的筛选和评价，传统的依据主要是细胞的状态和蛋白表达量。Seahorse 通过对细胞功能的分析，可以对克隆做更全面的评价和筛选，制定细胞库评判标准，还可以早期预测细胞株的表现，缩短克隆稳定性评价的周期。

通常需要进行 14 天摇瓶批培养对细 CHO 胞株表现进行评价。此案例根据细胞生长密度将不同 CHO 细胞亚克隆分为三个低、中、高表现组，从图 1 中可以看到，三组细胞在培养后7天的生长密度存在明显差异。与批培养通常需要 14 天相比，Seahorse 只需要 7 天就可以对细胞亚克隆进行评价，所用时间大大缩短。图 2 是 Seahorse 的分析结果，可以看到三组细胞在第 7 天的结果存在明显差异，高表现组克隆的线粒体呼吸水平明显优于其他两组。所以通过 Seahorse 的功能评价可以对 CHO 细胞株做更全面的分析，也可以早期预测 CHO 细胞的表现，缩短 CHO 细胞克隆筛选的时间。

图 1 低中高三组 CHO 细胞克隆及其在培养过程细胞密度数据来源于参考文献^【1】

细胞培养工艺开发主要包括基础培养基和补料的筛选、补料策略以及培养工艺参数的优化等。下面两个案例是 Seahorse 在基础培养基筛选和工艺参数优化中的应用。

此案例用 Seahorse 评价了细胞在两种培养基中的表现。从图 3 的结果可以看到，在 MM 培养基中细胞有更优的线粒体呼吸功能。上面细胞克隆评价已表明，线粒体呼吸能力与细胞生长密度直接相关，生长密度影响目的蛋白的产量。所以采用 Seahorse 可以更快更全面地对培养基进行筛选和评价。

图 3 细胞在两种培养基中Seahorse线粒体呼吸结果来源于参考文献^【2】

溶氧是细胞培养的关键参数之一，此案例溶氧压力测试系统研究了在不同溶氧条件下 CHO 细胞的表现。图 4 是 CHO 在不同溶氧条件下培养 14 天，细胞密度和活率的变化曲线。在 100% 溶氧条件下，第 11天开始 CHO 细胞密度和活率开始明显降低；在 175% 溶氧条件下，第 7 天开始 CHO 细胞密度和活率开始明显降低。图 5 是 Seahorse 的检测结果，可以看到，在不同溶氧条件下的 Seahorse 细胞功能表现与细胞密度和活率数据一致，Seahorse 需要评估的时间缩短，Seahorse 与传统监测数据结合可以更深入全面的对培养条件进行评价。

图 4 CHO 细胞在不同溶氧压力测试下培养的细胞密度和活率来源于参考文献^【3】

Seahorse 检测周期短，可以用于中试和生产阶段复苏细胞的快速评估，保证 WCB 没有问题，减少生产的风险。另一方面，培养过程中可以通过 Seahorse 对细胞功能进行监测，保证培养正常进行，还可以用于批次间一致性的评价。