乳酸是細胞培養(yǎng)過程中不可避免的代謝副產(chǎn)物,乳酸的累積都是不想看到的,因為這種代謝副產(chǎn)物積累會影響到細胞生長、蛋白產(chǎn)量和質(zhì)量等。本文對乳酸影響細胞生長的緣由,以及如何降低乳酸的細胞毒性進行了簡要概述。
CHO細胞培養(yǎng)前期往往有少量的乳酸積累,特別是在細胞代謝旺盛的對數(shù)生長期,一般情況下細胞都可以將這些乳酸代謝消耗掉。但有時這對于某些細胞株并不順利,乳酸的累積對細胞是致命的。乳酸主要來源于葡萄糖的不充分氧化,乳酸的累積會使體系pH降低,為使pH回升添加的堿液往往會增加體系的滲透壓,從而影響細胞正常生長代謝。而如果不加堿液調(diào)節(jié)pH,低pH環(huán)境對于細胞體內(nèi)的酶不是個好消息,酶活的降低會限制細胞代謝,影響細胞生長。
為解除乳酸對細胞生長及蛋白產(chǎn)量的影響,可以考慮構(gòu)建對環(huán)境壓力耐受性高的細胞株,也可對細胞培養(yǎng)策略進行優(yōu)化。用代謝緩慢的糖類代替葡萄糖作為碳源可以降低乳酸的累積,如半乳糖、巖藻糖和麥芽糖的使用。
而當(dāng)乳酸有一定累積時,可以通過葡萄糖的濃度來改變細胞的代謝路徑,改葡萄糖代謝為乳酸代謝,從而減少乳酸累積,但低糖消耗乳酸的策略對蛋白質(zhì)量的影響并不明確。對細胞進行基因改造也可以降低乳酸累積,如刪除乳酸脫氫酶(LDH)基因、擴增丙酮酸羧化酶(PYC2)基因等。其中LDH是催化丙酮酸生成乳酸重要的酶,PYC2是參與將乳酸、丙酮酸、氨基酸及甘油轉(zhuǎn)化生成葡萄糖的催化酶,對兩者的基因改造可在代謝通路減少乳酸累積。
上述的方法雖然可降低乳酸累積,但操作性不強。我認(rèn)為,銅離子(Gu2+)的添加是目前為止降低乳酸累積的最佳方法,除去Gu2+抑制乳酸累積的作用,許多研究中都提到Gu2+對細胞的生長具有促進作用。
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