乳酸--细胞培养代谢副产物

乳酸是细胞培养过程中不可避免的代谢副产物,乳酸的累积都是不想看到的,因为这种代谢副产物积累会影响到细胞生长、蛋白产量和质量等。本文对乳酸影响细胞生长的缘由,以及如何降低乳酸的细胞毒性进行了简要概述。

CHO细胞培养前期往往有少量的乳酸积累,特别是在细胞代谢旺盛的对数生长期,一般情况下细胞都可以将这些乳酸代谢消耗掉。但有时这对于某些细胞株并不顺利,乳酸的累积对细胞是致命的。乳酸主要来源于葡萄糖的不充分氧化,乳酸的累积会使体系pH降低,为使pH回升添加的碱液往往会增加体系的渗透压,从而影响细胞正常生长代谢。而如果不加碱液调节pH,低pH环境对于细胞体内的酶不是个好消息,酶活的降低会限制细胞代谢,影响细胞生长。

为解除乳酸对细胞生长及蛋白产量的影响,可以考虑构建对环境压力耐受性高的细胞株,也可对细胞培养策略进行优化。用代谢缓慢的糖类代替葡萄糖作为碳源可以降低乳酸的累积,如半乳糖、岩藻糖和麦芽糖的使用。

而当乳酸有一定累积时,可以通过葡萄糖的浓度来改变细胞的代谢路径,改葡萄糖代谢为乳酸代谢,从而减少乳酸累积,但低糖消耗乳酸的策略对蛋白质量的影响并不明确。对细胞进行基因改造也可以降低乳酸累积,如删除乳酸脱氢酶（LDH）基因、扩增丙酮酸羧化酶（PYC2）基因等。其中LDH是催化丙酮酸生成乳酸重要的酶,PYC2是参与将乳酸、丙酮酸、氨基酸及甘油转化生成葡萄糖的催化酶,对两者的基因改造可在代谢通路减少乳酸累积。

上述的方法虽然可降低乳酸累积,但操作性不强。我认为,铜离子（Gu2+）的添加是目前为止降低乳酸累积的最佳方法,除去Gu2+抑制乳酸累积的作用,许多研究中都提到Gu2+对细胞的生长具有促进作用。
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