岛津细胞上清液质谱分析平台，助力国产培养基研发与质控
2022年9月23日
以下文章来源于岛津中国 ，作者分析中心
编者荐语：
岛津细胞培养上清液配套标准品具有以下特点：
①全面。可覆盖糖类、氨基酸、维生素、核苷酸等125种组分。
②合理分组。根据不同组分化学性质、混合稳定性等特点，合理分组，保证检测准确性、稳定性。
③灵活定制。可根据监测需求不同，提供个性化的定制方案。
细胞培养基是生物制药的重要原料，影响生物药的产量和质量，更是规模化生产成本控制的重要环节。
长期以来，国内无血清培养基主要依赖进口，易受国际形势和贸易政策的影响，尤其是2020年以来新冠疫情爆发，国内各单位和企业都在加速推进疫苗和生物药生产的进度，因此对培养基的需求也日益增大，为了保证培养基安全和持续供应，国产培养基迅速发展。
但要与占主导地位的进口培养基竞争，需要优越的产品性能和良好的批次间质量稳定性作为保证。因此，对细胞培养基中糖类、氨基酸、维生素、核苷酸、脂类、代谢物等有机组分，以及钠、镁、钾、钙等无机元素组分进行监测和质控至关重要。
但是目前常用的细胞培养基和培养上清液的检测技术存在以下问题：
▷ 检测指标少，仅分析葡萄糖、谷氨酰胺和乳酸等少数化合物；
▷ 无同时分析方案，一种培养基需要多种仪器多种方法完成检测；
▷ 耗时费力，一种培养基大致需3天的时间才能完成检测。
为解决上述问题，岛津开发了细胞培养上清液多组分同时分析技术，可快速检测细胞培养上清液中有机组分和无机元素的含量。
岛津自首次在业内推出细胞培养上清液分析技术以来，紧贴用户需求，深入研究，目前已形成以下解决方案：
★ 有机组分分析解决方案，包括细胞培养上清液LC-MS/MS分析方法包，可以分析糖类、氨基酸、维生素、核苷酸和细胞代谢物等125种有机组分；以及脂质介质LC-MS/MS分析方法包，可以分析196种脂类及其代谢物；
★ 无机元素分析解决方案，可以同时分析多种无机元素。
以上解决方案，助您揭开细胞培养上清液组分及其在培养过程中变化趋势的神秘面纱。
该技术真的如此神奇吗？接下来为您细细道来。
1.有机组分分析解决方案
大家已知晓细胞培养上清液分析方法包的大致轮廓，接下来让我们认识它丰富的内涵：
★ 岛津专利技术（专利号：ZL201610888146.3）；
★ 17分钟内，同时分析125种培养基组分及代谢物；
★ 专属数据处理软件，快速绘制化合物含量变化 趋势图；
★ 内置液相分离条件、质谱参数和前处理方法，即装即用，无需优化；
★ 化合物种类全，包括糖类、核苷酸、氨基酸、有机酸、抗生素等，支持自行扩展。
该方法包不仅囊括了您所关注的各类组分，而且分析时间短、分析参数无需优化……
就连前处理也是简单到没朋友呢！只需要简单蛋白沉淀和离心，即可上机分析。
下面给大家分享两个细胞培养上清液分析方法包的应用案例：
01抗体药物生产用三种不同培养基组分含量差异对比
上图中纵坐标为目标物和内标物的峰面积比，横坐标代表三种不同的培养基。结果显示1#和2#培养基各组分的含量相近，而3#培养基各组分的含量与1#和2#培养基相差较大。
由此可见，该技术既可用于培养基组分检测，也可用于不同品牌和不同批次培养基组分含量差异检测，更好地进行培养基质量控制。
02融合蛋白药物补料工艺优化
该药物生产过程中需要在第3、5和8天添加补料。每天取样后添加补料，含量变化在补料后一天体现。连续14天取样，采用本方法进行分析，并绘制含量变化趋势图。部分结果如下所示。
三个代表化合物的含量均在第4、6和9天有明显提升，与补料工艺相符。通过添加补料，葡萄糖含量在整个培养过程中较为稳定。胱氨酸含量需酌情增加。天冬氨酸含量可酌情减少。可见，该技术可以指导补料工艺优化，也可以用于培养基配方优化，助力药物表达量的提高，同时更好地进行培养基成本控制。
除上述“细胞培养上清液分析方法包”包含的糖类、氨基酸、核苷酸和维生素等物质外，脂类物质也是细胞培养基常见添加物质。
对细胞培养来说，脂类化合物是一类水不溶性的、与生物合成相关的脂肪酸及其衍生物的总称。这类化合物可作为能量储存，也可作为细胞膜的结构组分，还可以在运输和信号系统中起作用。
因此，越来越多的客户开始关注细胞培养上清液中脂类化合物的分析。《岛津脂质介质LC-MS/MS分析方法包》，包含花生四烯酸、DHA、EPA、乙酰醇胺和其他脂肪酸及它们的代谢物，共196种脂质介质化合物，可用于细胞培养上清液中脂类物质的分析，揭示其在培养过程中的含量变化趋势，从而助力培养工艺优化。
2.无机组分分析解决方案
细胞培养液中除了含有糖类、氨基酸、维生素等有机营养成分，还含有微量和痕量的无机元素，它们对细胞培养又有什么作用呢？
▷钠、钾、镁、钙、铁等微量元素，可以维持细胞渗透压平衡；
▷钴、铜、铅、镉等痕量元素，影响代谢途径、某些酶和信号分子的活性；
▷ 额外补充的Zn2+、Cu2+、Mn2+等，还可以提高产率和改善蛋白质量。
可以说这些微量和痕量元素，对细胞培养可是少而精，万万不可缺少的呢！
岛津公司作为细胞培养上清液分析领域的领军者，率先推出了元素分析解决方案，开发了ICPMS-2030 测定细胞培养液中多种元素含量的分析方法。
应用该技术测定了市售某细胞培养液中钠、镁、钾、钙等多种元素含量。样品平行处理6份，测定结果的RSD<3%，加标回收率在94%~109%之间。
本方法操作快速简便，样品前处理简单，可以满足细胞培养液中多元素含量的测定要求。
基于岛津LC-MS/MS和ICPMS开发的细胞培养上清液分析平台，可以用于细胞培养基组分含量测定，也可以用于培养基配方优化，还可以用于培养基批间质量稳定性监控。该技术可以实现多组分同时检测，方法简单、快速、易上手。助力国产培养基研发和质控，迈上新台阶，迎来新发展，创造新奇迹！
撰稿人：唐雪