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CHO细胞表达量翻了几倍，为什么过滤却越来越难？
2026-09-07
截至2026年，大于2000亿美元的全球抗体药物市场，超过70%的产品由CHO细胞生产。随着CHO细胞培养工艺不断优化，培养液抗体浓度由早期的不足1g/L提升至如今主流工艺的3–8g/L。
然而，表达量的提高并不意味着产物收获量的等比例上升和产物单位成本直接降低。相反，高浓度工艺培养液内杂质含量的上升，会导致过滤难度的上升，增加滤材消耗和过滤用时，对后续Protein A的层析带来压力。
增产带来的“收获烦恼”：培养液里到底多了什么？
要回答这个问题，需要先看工艺末期的细胞状态。在多数高滴度工艺及部分灌流工艺中，后期细胞活率下降或细胞裂解增加，通常是导致培养液杂质负荷显著上升的原因。
收获后的培养液除了目标抗体蛋白，还累积了大量细胞、细胞碎片、宿主细胞蛋白（HCP）、宿主DNA、脂质以及蛋白聚集体等杂质。特别是细胞裂解程度提高，会显著增加DNA释放量、料液黏度以及亚微米颗粒含量。
培养液中的杂质颗粒会导致浊度上升，从而加重过滤负荷。现行工艺常通过离心联合深层过滤进行澄清，使培养液浊度降至约5–15 NTU，该范围通常作为上样Protein A层析前的重要工艺指标。
收获，下游纯化的第一道关卡
收获是下游纯化流程的起点，也是风险传导的源头。在高滴度工艺中，单位体积产物价值远高于传统工艺。任何微小的产物损失，无论是吸附、死体积过大或完整性损坏，都会在最终收率上被成倍放大。
更关键的是，收获环节的产物损失不可逆。目标蛋白一旦在澄清过滤中损失，后续流程无法补救。因此，这一阶段的核心目标是在高效澄清与产物收率之间取得最优平衡，同时保持过滤工艺的稳健性。守好这第一道关卡，既是整体收率的前提，也是后续杂质控制的工程起点。
三类关键杂质，不同下游风险
通过控制主要杂质，能有效降低Protein A层析甚至整个下游纯化风险。
· 不溶性颗粒：堵塞层析柱的首要风险
细胞、细胞碎片及蛋白聚集体是培养液中最主要的不溶性颗粒，也是澄清过滤的核心去除对象。若大量颗粒进入Protein A层析柱，会沉积于树脂表面及孔道，造成树脂污染，限制传质效率，并遮蔽部分结合位点，从而降低动态结合容量（DBC），增加柱压并缩短树脂使用寿命。
深层过滤器利用多层纤维结构形成的深度捕获机制，结合物理截留、惯性拦截及静电吸附，高效去除大部分颗粒杂质，为后续Protein A层析提供稳定进料条件。
· 宿主细胞蛋白（HCP）：增加后续纯化负荷
来源于CHO细胞分泌及裂解释放的宿主细胞蛋白（HCP），也是重点控制对象。可溶性HCP通常不会造成层析柱物理堵塞，但部分HCP会吸附于细胞碎片、脂质或蛋白聚集体表面，并随颗粒一同进入下游工艺。这些杂质可能增加树脂污染风险，增加离子交换层析及后续抛光步骤的去除负荷。
高效澄清过滤能够优先去除携带HCP的大颗粒杂质，而残余HCP则需要通过Protein A及后续层析进一步去除。
· 宿主DNA：影响过滤通量和层析稳定性
宿主DNA主要来源于细胞裂解。高分子DNA容易与细胞碎片形成絮状结构，增加料液黏度，加速过滤器堵塞降低过滤通量。
目前工业生产通常采用核酸酶降解结合絮凝预处理降低DNA负荷，带正电荷的深层过滤介质可以利用静电作用进一步去除残余DNA，提高后续纯化工艺的稳定性。
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