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干货分享 | 抗体电荷异质性调控攻略：从分子机制到工艺优化

时间：2025年05月09日

4月底我们进行了《胖达课堂—抗体质量调控与检测专题》直播课，课程结束后收到一些学员的反馈，就该领域内容进行更深入的探讨。

为此，我们开启抗体药物质量调控专题系列，本期将首先聚焦电荷异质性的调控。在抗体药物生产中，细胞培养工艺和培养基成分对产物质量至关重要，影响其功能、结构与稳定性。电荷异质性通常与蛋白质的翻译后修饰和降解有关，包括脱酰胺化、氧化、糖化、糖基化、C末端赖氨酸的切除等等。

酸性电荷异构体

酸性异构体的形成与脱酰胺化、糖化等有关。细胞培养中的氧化应激（如过氧化氢积累、活性氧ROS升高）会显著增加单抗的糖化，进而导致酸性电荷变异体（acidic charge variants，ACVs）增多。

因此，通过优化培养工艺（如降低培养温度）和培养基组分（增加铁离子、迷迭香酸等抗氧化剂）来降低氧化应激，减少ACVs含量。研究还指出，培养基长期储存会导致营养物质降解和过氧化物积累，进而增加ACVs风险，因此需严格控制新鲜培养基的储存时间。

影响酸性异构体生成的分子机制示意图¹

倍谙基在无血清培养基组分设计中，不仅关注各个组分功能，也会综合考虑各组分的稳定性，从源头控制电荷异质性方面问题。

酸性电荷异构体

碱性异构体则通常与C末端赖氨酸的保留、脯氨酸酰胺化以及N端谷氨酸（Glu）环化相关。例如，N端谷氨酸（Glu）环化为焦谷氨酸（pyroGlu）是抗体中常见的翻译后修饰，实际上是一种碱性变体，需关注培养和储存条件（如温度、pH），以延缓环化反应²。

单抗电荷变体的表征²

还有很多人关心的铜离子，其在抗体生产中的作用一直是研究的热点，适量的铜离子可以提高细胞活力和抗体产量，但浓度过高会促进C末端脯氨酸酰胺化，从而增加碱性异构体。因此需要通过优化培养基配方和工艺参数，可以有效减少铜离子对电荷异质性的负面影响³。

铜离子浓度与碱性峰含量的关系³

倍谙基作为无血清细胞培养基的专业服务商，已成功应用于120+项抗体/蛋白药物管线，在解决电荷异质性、糖型等CQA问题方面积累了丰富经验。倍谙基提供CHO细胞培养基全解决方案，包括瞬时蛋白表达试剂盒、细胞株开发用无血清培养基、大规模生产用流加培养基套组及蛋白质量调节剂等核心产品。除了产品，倍谙基还可提供培养基配方定制开发和大规模细胞培养技术服务，满足您更多的个性化需求。

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[Reference]

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Liu Z, Valente J, Lin S, Chennamsetty N, Qiu D, Bolgar M. Cyclization of N-Terminal Glutamic Acid to pyro-Glutamic Acid Impacts Monoclonal Antibody Charge Heterogeneity Despite Its Appearance as a Neutral Transformation. J Pharm Sci. 2019;108(10):3194-3200. doi:10.1016/j.xphs.2019.05.023
Kaschak T, Boyd D, Lu F, et al. Characterization of the basic charge variants of a human IgG1: Effect of copper concentration in cell culture media. mAbs. 2011;3(6):577-583. doi:10.4161/mabs.3.6.17959