Дифференциальная экспрессия генов в высокопродуцирующей линии клеток CHO с однократным внесением концентрированной питательной среды

Добавки к питательной среде представляют собой концентрированные клеточные среды, содержащие различные питательные вещества, которые можно вносить в ходе биопроцесса. При культивировании в режиме подпитки такие среды обычно добавляют к растущей клеточной культуре для максимального увеличения концентраций клеток и продукта. В настоящем исследовании однократно, в день 0, в базовую питательную среду вносили концентрированную питательную среду и сравнивали полученную систему с базовой средой без добавок (эксперименты с внесением концентрата в день 0 и контрольные эксперименты). Рекомбинантную линию клеток CHO, экспрессирующую моноклональное антитело, культивировали в режиме периодического процесса в биореакторе при контролируемых условиях. Поскольку при внесении концентрата в день 0 использовали только компоненты уже имевшейся среды, без добавления дополнительных веществ, удалось создать более простой процесс. По сравнению с клетками в базовой среде культуры с внесением концентрата достигали почти вдвое большей максимальной концентрации клеток (10 × 10c/мл против 18 × 10c/мл) и втрое большей концентрации антитела (0,8 г/л против 2,4 г/л). Продолжительность периодического процесса и интегральная концентрация жизнеспособных клеток были сходными в обеих системах. В культурах с внесением концентрата постоянно сохранялась высокая удельная продуктивность клеток (70 пг/клетку/сут), тогда как в базовой среде она непрерывно снижалась — с 70 до 10 пг/клетку/сут. Это обеспечило повышение общей удельной продуктивности клеток на 70% и более высокую концентрацию продукта. Для сопоставления профилей экспрессии генов с различиями в течении процессов проводили транскриптомный анализ с использованием микрочипов. В культурах с внесением концентрата в течение нескольких дней наблюдалось значимое повышение экспрессии ряда транскриптов, участвующих в синтезе глутамина de novo и цикле трикарбоновых кислот. Наиболее значимые термины онтологии генов (GO) были связаны с клеточным циклом и основным обменом веществ, делением клеток, а также образованием и регуляцией азотистых оснований, что указывало на более активное пролиферативное состояние культур с внесением концентрата. Анализ биохимических путей KEGG и анализ обогащения наборов генов (GSEA) дополнительно подтвердили эти результаты с другой точки зрения. Кроме того, были выявлены несколько перспективных генов-мишеней, ранее не связывавшихся с экспрессией рекомбинантных белков. Они относились к поддержанию более высокой пролиферативной активности, росту, синтезу белка, контролю размера клеток, обмену веществ, выживанию клеток, а также к генам, регулирующим мишень рапамицина у млекопитающих (mTOR), в культурах с внесением концентрата. Анализ критически значимых показателей качества продукта (гликозилирование, варианты заряда и распределение по размерам) показал, что внесение концентрата не изменяло качество антитела.