采用中国仓鼠卵巢细胞（CHO）生产重组蛋白过程中的乳酸积累是常见的现象，通过乳酸代谢可以窥探出细胞生长代谢的综合状况。
本文综述上游工艺开发过程中的乳酸积累原因与问题解决方案，同时根据细胞培养过程中乳酸检测结果提出新的观点。
葡萄糖代谢在细胞生长、目标蛋白表达过程中具有十分重要的地位。
图2：典型的Fed-batch细胞生长和乳酸代谢趋势图
如图3，Fed-batch培养中当细胞密度第4天达到峰值开始进入稳定期，乳酸达到2.5 g/L后开始下降，而后培养第6天开始，细胞乳酸并不继续消耗，培养第10天后，乳酸快速增加，最后达到3.3 g/L。综合其它参数如细胞活率下降较快，频繁补碱，且此批次最后产量明显下降看出此批次乳酸代谢为异常代谢。
图4：乳酸异常代谢发生后典型的细胞液变化
细胞株的影响
现今广泛使用的基因随机插入CHO宿主细胞，导致宿主细胞原有的代谢体系发生改变，转染后筛选的不同克隆之间细胞代谢特性可能有较大差异，这导致在不同克隆中出现不同的乳酸代谢速率。
细胞在传质不足时导致营养供应不足、细胞微环境溶氧不足，从而导致糖代谢不完全，造成乳酸积累，如在50ml转管、摇瓶中培养中细胞液装量过大、摇床转速不足，在生物反应器中搅拌桨过小、搅拌转速不足。
葡萄糖作为糖代谢的底物，增加底物浓度促进糖代谢，在细胞难以消耗更多能量情况下出现乳酸积累造成pH下降。
谷氨酰胺同样可通过代谢路径进入糖代谢，过量谷氨酰胺进入培养基体系造成乳酸严重积累。
铜离子是乳酸代谢及细胞生长的关键，当培养基铜离子不足且消耗殆尽，细胞开始出现乳酸异常代谢特征。
高二氧化碳累积造成线粒体功能下降，导致细胞需要通过乳酸生成路径获得补充能量，此种情况时常发生在大型生物反应器中。
乳酸对于细胞并不是有毒成份或副产物，相反乳酸是细胞的营养物，在一些案例中培养基中添加乳酸可以降低铵离子积累和提高产量。
乳酸是细胞代谢的特征产物，常被用于检测细胞代谢状况，细胞代谢过程中除了乳酸外有如苹果酸、延胡索酸、柠檬酸等中间代谢产物，在一些案例中，乳酸并没有积累，细胞pH同样失控持续下降导致细胞过早凋亡。乳酸异常代谢过程的评判需要进一步结合细胞液pH变化，异常的乳酸代谢通常伴随pH下降。在一些案例中如图5，乳酸虽然累积且没有下降，但细胞液pH持续上升，蛋白表达和pH控制良好。
图5：可能认为乳酸异常代谢的案例
参考文献
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