随著(zhe)抗體藥物(wù)領域的(de)高(gāo)速發展，動物(wù)細胞培養工藝也(yě)在不斷的(de)更新和(hé)優化(huà)，培養規模更是從早期的(de)百升級别擴大(dà)到萬升級别。抗體藥物(wù)的(de)生産工藝如果從細胞複蘇開始計算(suàn)，細胞不斷培養和(hé)擴增階段占據了(le)整個(gè)流程的(de)大(dà)部分(fēn)時(shí)間。因此，細胞培養工藝的(de)優劣是抗體生産中最關鍵的(de)因素之一。
抗體藥物(wù)通(tōng)過QbD的(de)方法進行生産上遊工藝的(de)開發，利用(yòng)實驗設計（DoE）和(hé)高(gāo)通(tōng)量平行生物(wù)反應器等技術、設備的(de)優勢，高(gāo)效的(de)完成抗體實驗室規模的(de)研發工藝，盡早了(le)解産品關鍵質量屬性（CAQs）和(hé)關鍵工藝參數（CPP）之間的(de)關系，以及确定研發工藝中的(de)設計空間（Design Space）。一旦完成這(zhè)些小規模研發工藝後，接下(xià)來(lái)就需要進行工藝的(de)放大(dà)。理(lǐ)想情況下(xià)，高(gāo)效的(de)工藝放大(dà)能在2-4個(gè)月(yuè)内完成從研發規模到中試/生産規模的(de)過渡。如何實現高(gāo)效的(de)工藝轉移和(hé)放大(dà)，是對(duì)整個(gè)工藝技術團隊經驗和(hé)水(shuǐ)平嚴峻的(de)考驗。
工藝放大(dà)的(de)目标是在細胞培養規模逐漸擴大(dà)的(de)情況下(xià)，保證細胞在相對(duì)恒定的(de)環境中穩定的(de)生長(cháng)以進行産物(wù)的(de)表達。衡量的(de)标準包括細胞密度、生長(cháng)速率、活率、産物(wù)表達率和(hé)糖基化(huà)水(shuǐ)平等多(duō)方面。在細胞培養工藝的(de)放大(dà)過程中關鍵控制參數會分(fēn)爲兩種類型。一種是和(hé)體積無關的(de)，例如溫度、DO和(hé)pH等。另一種是受體積和(hé)幾何尺寸影(yǐng)響的(de)，例如攪拌速度和(hé)通(tōng)氣流量等。由于在研發階段使用(yòng)的(de)罐體供應商多(duō)種多(duō)樣，罐體的(de)材質（一次性或玻璃）、高(gāo)徑比、攪拌槳直徑和(hé)罐徑比以及放大(dà)後使用(yòng)的(de)罐體一般都不完全一緻；甚至同一供應商不同體積的(de)罐體也(yě)不能做(zuò)到等比例尺寸放大(dà)。這(zhè)就給放大(dà)後攪拌、通(tōng)氣等參數的(de)确定帶來(lái)很大(dà)的(de)挑戰。爲保持培養環境的(de)一緻性，開發人(rén)員(yuán)通(tōng)常會采用(yòng)以下(xià)幾種放大(dà)準則。
1. 恒定葉端速度（Tip Speed）
細胞培養工藝中，攪拌槳剪切力是需要考慮的(de)重要因素之一。不同的(de)工程細胞株對(duì)剪切力的(de)耐受能力不同。早期CHO細胞耐受的(de)剪切力較低，現階段的(de)工程細胞株對(duì)剪切力的(de)耐受得(de)到很大(dà)的(de)提升。剪切力往往通(tōng)過葉端速度來(lái)體現。攪拌槳直徑和(hé)轉速決定葉端速度的(de)大(dà)小。由于罐體設計的(de)需要，罐體體積的(de)增加，攪拌槳直徑也(yě)會增加。因此恒定葉端速度的(de)模式下(xià)，大(dà)體積罐體的(de)攪拌速度要低于小體積。恒定葉端速度的(de)放大(dà)可(kě)以讓細胞在同樣的(de)剪切力環境下(xià)生長(cháng)。這(zhè)種放大(dà)策略适用(yòng)于小規模的(de)放大(dà)和(hé)生産。
2. 恒定混勻時(shí)間（Mixing time）
混勻時(shí)間是比較簡單的(de)一個(gè)放大(dà)準則。尤其在化(huà)工行業，混勻時(shí)間的(de)恒定可(kě)以直接作爲放大(dà)的(de)依據。但在細胞培養工藝中，小規模（如2L以下(xià)）體積可(kě)以很快(kuài)達到混勻時(shí)間，而大(dà)體積則需要更高(gāo)的(de)葉端速度才能達到混勻時(shí)間。這(zhè)就會導緻剪切力的(de)提高(gāo)，造成細胞的(de)損傷。
3. 恒定KLa
KLa是表征氧氣從氣相進入到液相的(de)速率。反應器中合适的(de)KLa是工藝放大(dà)的(de)關鍵，O2作爲細胞的(de)重要營養物(wù)質，影(yǐng)響細胞的(de)正常生長(cháng)及代謝。恒定的(de)KLa放大(dà)準則給細胞提供了(le)相同的(de)氧傳遞環境。但KLa的(de)測定受很多(duō)因素影(yǐng)響。例如培養過程中攪拌速度、通(tōng)氣流量等，需要很多(duō)測試和(hé)分(fēn)析來(lái)确定合适的(de)KLa。在實際操作過程中，KLa随著(zhe)工作體積的(de)增加而增加。當達到一定體積後，KLa CO2又會和(hé)KLa相互影(yǐng)響，提高(gāo)了(le)KLa恒定放大(dà)難度。
4. 恒定單位體積功耗比（P/V）
P/V和(hé)攪拌功率（Np，Power Number）、罐體直徑、攪拌槳直徑、工作體積、液體密度等很多(duō)因素有關，一定程度上體現了(le)混合程度，影(yǐng)響培養體系的(de)混合和(hé)傳質。因此恒定P/V被推薦爲很多(duō)工藝放大(dà)的(de)準則，是當前最常采用(yòng)的(de)放大(dà)策略。考慮到細胞剪切力的(de)耐受性不同，常見的(de)P/V範圍在10-40 W/m3。
影(yǐng)響P/V值的(de)諸多(duō)因素
除以上4個(gè)放大(dà)依據外，放大(dà)到一定體積的(de)規模時(shí)，還(hái)需要考慮pCO2對(duì)細胞生長(cháng)和(hé)蛋白表達的(de)負面影(yǐng)響。小體積培養時(shí)，由于通(tōng)入的(de)氣體在上升過程中可(kě)以帶走大(dà)部分(fēn)細胞代謝産生的(de)CO2，基本不用(yòng)考慮CO2去除（CO2 Stripping）。而大(dà)體積培養中， kLa CO2随著(zhe)反應器規模的(de)擴大(dà)降低，即CO2去除能力降低。體系中氣體飽和(hé)度和(hé)氣泡量直接影(yǐng)響CO2去除，提高(gāo)通(tōng)氣量及氣泡停留時(shí)間可(kě)以加快(kuài)移除。部分(fēn)反應器供應商将CO2去除功能整合進控制系統，方便對(duì)pCO2的(de)控制。
無論哪一種放大(dà)策略，在使用(yòng)過程中都會涉及攪拌速度、通(tōng)氣流量等在不同工作體積下(xià)的(de)換算(suàn)。這(zhè)需要耗費開發人(rén)員(yuán)大(dà)量的(de)時(shí)間和(hé)精力。某些品牌的(de)生物(wù)反應器控制系統，爲減少工藝開發中恒定葉端速度和(hé)恒定P/V策略的(de)參數換算(suàn)，直接加入放大(dà)助手（Scale-up Assist）軟件。軟件數據庫包含了(le)罐體體積，以及相關葉端速度、P/V值和(hé)對(duì)應攪拌、氣體流量等的(de)關系。同時(shí)也(yě)可(kě)以自定義輸入其他(tā)供應商的(de)參數，用(yòng)于相互換算(suàn)。這(zhè)樣的(de)設計，減少了(le)單一供應商或者多(duō)品牌供應商在罐體參數換算(suàn)過程中的(de) 技術障礙，極大(dà)地簡化(huà)了(le)用(yòng)戶在Scale-up，甚至Scale-down開發中的(de)工藝流程。
抗體工藝技術的(de)不斷提升，工藝放大(dà)面臨的(de)挑戰也(yě)在不斷變化(huà)。很多(duō)時(shí)候需要工藝開發人(rén)員(yuán)根據細胞株特性的(de)不同、表達的(de)産物(wù)的(de)不同靈活的(de)調整放大(dà)工藝。更多(duō)的(de)時(shí)候會綜合考慮P/V、葉端速度、CO2去除等多(duō)種因素，在确保CQAs的(de)情況下(xià)，得(de)到最佳的(de)放大(dà)生産工藝。
