重组蛋白产品是以基因工程和细胞工程为关键技术的生物技术产品，其特异性高、均一性好、靶点明确，广泛应用于各类疾病、尤其是对肿瘤治疗。目前，在FDA批准的32种抗体药物治疗疾病的分类中，肿瘤类疾病占32%、免疫性疾病占37%、器官移植疾病占11%、感染性疾病占8%、心血管疾病占4%、其他疾病占6%。随着蛋白药物市场的快速发展和蛋白质组学的深入研究，对蛋白的大规模生产需求也越来越多。大规模发酵培养技术广泛应用于重组药用蛋白和抗体的生产，重组蛋白和抗体的工业生产水平逐渐提高。高通量的培养工艺优化了适合外源蛋白表达的细胞培养条件，一次性生物反应器的应用简单了大规模发酵工艺，节省了生产时间和成本。大规模蛋白发酵技术的应用加快了重组药用蛋白的工业化进程。

1.大规模发酵技术流程

蛋白大规模发酵技术主要包括基因优化、表达条件优化、发酵大规模制备、蛋白纯化等步骤：

●基因优化：基因序列是决定蛋白表达成败的关键因素，优化项包括: mRNA结构、稀有密码子、核糖体结合位点等。

●表达条件优化：蛋白表达条件优化，包括温度、诱导物、OD等对蛋白表达量的影响因素优化，已获得后续发酵时更高的细胞培养密度和蛋白表达量。

●发酵大规模制备：分为普通蛋白发酵和高密度发酵，包括蛋白发酵过程优化，温度、pH. 溶氧、补料方式等方面。

●蛋白纯化：在获得大量的蛋白表达菌泥，需要进行蛋白纯化，最终得到所需纯度的蛋白。

2.高密度发酵技术

重组蛋白大规模发酵制备一般可分为普通蛋白发酵与高密度发酵，而高密度发酵是增加从组蛋白产率的最有效方法。高密度发酵又称为高细胞密度发酵，是指在一定的培养条件和体系内, 在不影响胞内产物积累的基础上, 尽可能多的积累生物量，从而可以获得更多或更高效目标产物的发酵技术。高密度发酵技术通过提高单位体积培养液中菌体的浓度，进而提高体积产率；相应的缩小反应器体积的同时，也缩短了生产周期，在相对较短的时间内得到大量的蛋白，满足客户的需求。
    影响高密度发酵的因素较多，如营养物质、抑制性物质的积累，溶解氧的浓度、培养温度、PH值、补料方式等。要建立高密度发酵技术，需要在传统发酵技术的基础上对宿主菌类型、培养环境、培养方式等进行优化选择。

宿主菌的类型：

不同的菌株在生长条件、外源基因表达能力、代谢副产物的产生情况, 以及对抑制性代谢副产物的耐受能力等方面都存在着很大的差异。因此，宿主菌是决定基因工程产品能否工业化生产的关键因素。

培养环境的优化：

溶氧、温度、PH等均是影响重组菌生长的重要因素，此外，恰当的培养基组成成分浓度与比例可使重组菌更易达到高细胞密度和外源蛋白的高效表达。因此，在高密度发酵过程中，应充分考虑重组菌的生理特性，创造出合适其生长代谢的培养条件，以保证高细胞密度和高生产率。

培养方式的选择：

与透析培养、细胞固定培养、细胞循环培养的方式相比，补料分批策略是蛋白高密度发酵实现高收益重组蛋白的有效手段。采用补料分批策略，通过调节培养条件，包括温度和酸碱值，培养物及底物的进料速率，能提高细胞质量和生产效率。

卡梅德生物多年来致力于蛋白表达与制备研究。我们拥有原核、真核等多种重组蛋白表达系统，建立了完善的蛋白大规模发酵与纯化平台，能够为客户提供工业级规模发酵技术服务，我们具有成熟的高密度发酵技术，拥有多种类型发酵罐、生物反应器，基于多种蛋白纯化技术，可提供大规模纯化技术服务，实现毫克至克级的重组蛋白制备。