Analyse der Aminosäurezusammensetzung von Zellkulturmedien
Mit der rasanten Entwicklung der biopharmazeutischen Unternehmen in China und der Tatsache, dass sie ein wichtiger Rohstoff für Biopharmazeutika sind, haben einige Unternehmen der Biomedizin und der biologischen Produkte nach und nach ihr Augenmerk auf Kulturmedien gerichtet. Obwohl das Kulturmedium nicht der einzige wichtige Faktor in der Zellkultur ist, ist es doch der wichtigste. Als einer der Rohstoffe bei der Entwicklung und Herstellung von Antikörpern und rekombinanten Proteinmedikamenten wirkt es sich direkt auf die Qualität und Quantität des Produkts aus und hat einen erheblichen Einfluss auf das Zellkulturmedium. Die Überwachung des Gehalts der einzelnen Komponenten und die Veränderung des Inhalts der Komponenten des Nährmediums während des Zellkulturprozesses ist von großer Bedeutung für die Einrichtung eines effizienten Zellkulturprozesses.
Die Optimierung und Überwachung von Kulturmedien sind entscheidende Schritte zur Aufrechterhaltung einer hohen Zelllebensfähigkeit und Produktivität bei der biopharmazeutischen Herstellung (Huang et al., 2010).
Die Zusammensetzung des Zellkulturmediums ist einer der wichtigsten Faktoren für den Erfolg der Zellkultur in vitro. Das Zellkulturmedium muss ausreichend Nährstoffe enthalten, um den Material- und Energiebedarf für die Synthese neuer Zellen, den Zellstoffwechsel und andere biochemische Reaktionen zu decken. Zu den Hauptbestandteilen des Zellkulturmediums gehören Wasser, Aminosäuren, Vitamine, Kohlenhydrate, anorganische Salze und andere Hilfsnährstoffe.
Zusätzlich zu den Grundnährstoffen können Zellkulturmedien auch mit Wachstumsfaktoren, Spurenelementen und Lipiden ergänzt werden, um die Zellproliferation und Proteinexpression weiter zu steigern (Jayme et al., 2020).
Die verschiedenen Zelltypen haben einen unterschiedlichen Bedarf an Aminosäuren. Zu den essentiellen Aminosäuren gehören L-Glutamin, L-Histidin, L-Isoleucin, L-Leucin, L-Lysin, L-Methionin und L-Phenylalanin, L-Threonin, L-Tryptophan, L-Valin usw., die alle notwendige Rohstoffe für die Zellen sind, um Proteine zu synthetisieren, da sie nicht durch andere Aminosäuren oder Zucker umgewandelt und synthetisiert werden können.
Das Gleichgewicht und die Konzentration der essenziellen Aminosäuren sind von entscheidender Bedeutung, da ein Mangel oder Überschuss zu einem veränderten Zellstoffwechsel führen kann, der sich auf die Glykosylierungsmuster auswirkt oder die Proteinausbeute verringert (Altamirano et al., 2013).
Darüber hinaus ist Glutamin auch für den Menschen notwendig. Glutamin hat eine besondere Funktion und ist besonders wichtig für die Zellkultur. Es kann den Eintritt verschiedener Aminosäuren in die Zellmembran fördern; sein Stickstoff ist die Quelle für Purine und Pyrimidine in Nukleinsäuren, und es synthetisiert auch Adenosinmonophosphat, Adenosindiphosphat und Adenosintriphosphat. Rohstoffe. Die Zellen müssen Nukleinsäuren und Proteine aus Glutamin synthetisieren. Ein Mangel an Glutamin führt zu schlechtem Zellwachstum und sogar zum Tod. Bei der Herstellung verschiedener Kulturmedien sollte eine bestimmte Menge Glutamin zugesetzt werden.
Aufgrund seiner Instabilität wird Glutamin in der industriellen Zellkultur häufig durch stabilere Dipeptidderivate wie Alanyl-Glutamin ersetzt, um die Ammoniakakkumulation zu minimieren und die Lebensfähigkeit der Zellen zu verbessern (Wlaschin & Hu, 2006).
Quellen:
- Huang Y, et al. „Optimization of chemically defined media for CHO cell culture by using design of experiments (DOE) methodology.“ Cytotechnology. 2010;62(5):423-433.
- Jayme DW, et al. „Advanced media for animal cell culture: chemically defined and protein-free formulations.“ Cytotechnology. 2020;72(4):543-559.
- Altamirano C, et al. „Improvement of CHO cell culture performance by manipulating amino acid metabolism with a lipid supplement.“ Biotechnol Prog. 2013;29(6):1325-1336.