一种新型的动态流量平衡分析,用于模拟pH和温度变化的CHO细胞养批量培养
Ali Ghodba1, Anne Richelle2, Chris McCready3
1Chemical Engineering Department, University of Waterloo, Waterloo, N2L 3G1, ON, Canada.
Journal of biotechnology
|September 6, 2025
概括
这项研究引入了一种先进的动态流量平衡分析 (dFBA) 模型,用于预测中国仓鼠卵巢 (CHO) 细胞代谢. 在不同pH和温度条件下,优化模型准确预测细胞生长和单克隆抗体的产生.
科学领域:
- 代谢工程
- 生物处理工程
- 系统生物学
背景情况:
- 动态流平衡分析 (dFBA) 对于模拟细胞代谢至关重要,但难以整合pH和温度等关键操作条件.
- 这些因素显著影响生物制药中的单克隆抗体 (mAbs) 生产.
研究的目的:
- 开发和验证一个先进的dFBA模型,其中包含依赖pH和温度的动力约束.
- 在动态操作条件下准确预测中国仓鼠卵巢 (CHO) 细胞代谢和mAb产量.
主要方法:
- 在dFBA框架内以pH和温度为函数所制定的动力约束.
- 使用贝叶斯信息标准 (BIC) 的双级优化方法来减少模型过度参数化并选择最佳动力约束.
- 在Ambr®250生物反应器中使用20个料实验的数据验证了该模型.
主要成果:
- 模型参数从253降至205,预测精度提高了8.3% (培训) 和2.68% (验证).
- 获得高预测精度,细胞生长和标位的平均R2≥0. 97,关键代谢物 (葡萄糖,乳酸,氨,氨基酸) 的R2≥0. 85.
- 证明了模型在不同温度和pH条件下捕捉代谢变化的能力.
结论:
- 优化的dFBA框架为基于模型的CHO细胞代谢优化提供了强大的工具.
- 能够确定最佳的操作条件,以有效地平衡mAb制造中的细胞生长和生产率.
- 有助于更深入地了解CHO细胞对环境波动的代谢反应.


