單克隆抗體的大規模生產有腹水制備和發酵罐培養兩種主要方式,兩種方式的產量、純度差異如何,分別適用于哪些應用場景?
日期:2025-09-12 13:30:25
單克隆抗體的大規模生產中,腹水制備和發酵罐培養(主要為雜交瘤細胞培養或重組表達系統培養)是兩種經典方式,二者在產量、純度、適用場景上差異顯著,具體對比如下:
一、產量差異
1、腹水制備
原理:將雜交瘤細胞注射到小鼠腹腔,利用腹腔內環境(富含營養和巨噬細胞)讓細胞增殖并分泌抗體,最終從腹水(腹腔積液)中收集抗體。
產量:單只小鼠可產生5-10mL腹水,抗體濃度較高(通常1-10mg/mL),單只小鼠總抗體量約5-100mg。若大規模使用小鼠(如數百只),總產能可達克級,但受動物數量、倫理限制及個體差異影響,規模化擴張難度大,產量穩定性較低。
2、發酵罐培養
原理:通過體外培養系統(如懸浮細胞培養、貼壁細胞培養),在發酵罐中控制溫度、pH、溶氧等條件,讓雜交瘤細胞或重組工程細胞(如CHO細胞、HEK293細胞)大量增殖并分泌抗體,通過離心、層析等步驟純化。
產量:依賴培養規模和細胞表達量,實驗室級小規模發酵(如1-10L)產量通常為10-100mg/L;工業級大規模發酵(數百至數千升)結合高表達細胞株,產量可達1-10g/L,總產能輕松達到千克級甚至噸級,且通過優化培養條件可穩定放大,產量一致性高。

二、純度差異
1、腹水制備
雜質組成:腹水成分復雜,除目標單抗外,還含有小鼠血清蛋白(如白蛋白、IgG)、腹腔細胞碎片、脂類、蛋白酶等,且可能攜帶小鼠病原體(如病毒、支原體)。
純度水平:未經純化的腹水抗體純度低(通常<50%);經ProteinA/G親和層析等初步純化后,純度可提升至80%-90%,但仍可能殘留小鼠內源蛋白或小分子雜質,難以達到高純度(如95%以上)。
2、發酵罐培養
雜質組成:培養液成分明確(如無血清培養基),主要雜質為細胞代謝物、破碎細胞碎片、少量宿主細胞蛋白(HCP)或DNA,不含動物血清蛋白等外源雜質。
純度水平:通過多級純化(如親和層析+離子交換層析+凝膠過濾),可輕松達到95%以上純度,甚至99%以上(符合臨床級標準),且能有效去除病毒、內毒素等污染物,純度和安全性遠高于腹水制備。
三、適用場景差異
1、腹水制備的適用場景
核心優勢:操作簡單、成本低(無需復雜設備)、抗體濃度高(適合快速獲取少量抗體)。
主要應用:
科研實驗:如Westernblot、ELISA、免疫組化(IHC)等定性或半定量檢測,對抗體純度要求不高,且用量較少(微克至毫克級);
早期篩選:雜交瘤細胞株篩選階段,快速驗證抗體活性,無需大規模生產;
特殊情況:部分抗體在體外培養中表達量極低,腹水可能是唯一可行的小規模獲取方式。
局限性:受動物倫理限制(需符合3R原則)、純度低(不適合高靈敏度實驗或體內應用)、產量有限(難以滿足大量需求)。
2.發酵罐培養的適用場景
核心優勢:產量高、純度可控、無動物源性雜質、可規模化放大,符合臨床級標準。
主要應用:
臨床前研究:如動物模型中的藥效學、藥代動力學實驗,需大量高純度抗體(毫克至克級),且要求低雜質(避免干擾實驗結果);
臨床應用:治療性單抗(如抗腫瘤、抗炎抗體)的生產,需符合GMP標準,純度≥95%,且嚴格控制內毒素、病毒等污染物;
大規模科研需求:如蛋白純化的親和配體、診斷試劑的核心原料,需穩定供應高純度抗體(克級以上);
重組單抗生產:通過基因工程改造的重組單抗(如人源化、人源單抗),必須依賴體外發酵系統(雜交瘤腹水無法生產)。
局限性:設備投入高(發酵罐、純化系統)、技術門檻高(需優化細胞培養條件)、成本較高(尤其小規模培養)。
腹水制備:適合科研級小規模、低純度需求場景(如早期實驗、快速篩選),成本低但受倫理和純度限制;
發酵罐培養:適合臨床前/臨床級大規模、高純度需求場景(如治療性抗體、高靈敏度實驗),產量穩定且純度可控,是規模化生產的主流方式。
隨著技術發展,腹水制備因動物倫理和純度問題逐漸被體外培養替代,僅在特定科研場景中保留應用。






