放大蛋白生產可不僅僅是將細胞培養瓶的數量增加一倍。無論你是打算將你的基礎研究提升一個檔次，還是準備開展動物研究或I期臨床試驗，你都需要更加嚴肅認真地對待蛋白生產。

隨著項目越來越大，高效利用時間和經費就顯得更加重要。選擇-有效的方式來進行這一切，從細胞培養到收集和純化終產物，物有所值。那么，現在就讓我們與“馬馬虎虎”告別，擁抱優化的蛋白生產吧。

貼壁細胞

Fred Schendel領導了明尼蘇達大學生物技術資源中心（BRC）的大規模蛋白純化工作。他認為：“在研究中，一切都在變小、變小。新技術的出現，讓你不再需要大量蛋白去做基礎研究。”Schendel表示，由于成本高，需求低，BRC已經淘汰了哺乳動物細胞培養的設備。不過，對于那些需要幾百毫克蛋白的實驗室而言，還是有很多方法能提高產量。比如，Schendel建議的外包。

那么，在實驗室中你該如何放大？許多實驗室習慣使用多孔板、培養皿和培養瓶來培養貼壁細胞。換成更大的容器似乎很簡單，或者嘗試一下多層細胞培養瓶，或者將它們相互連接和堆疊

有時，對蛋白的需求可能超出了實驗室的能力。那么，一種選擇就是購買更多的培養箱，或擴展到滾瓶或其他系統，當然這需要投入資金和人員。在Sanford-Burnham醫學研究所，“他們大多數時間都嘗試懸浮培養，因為這更容易放大，”主管Darrin Kuystermans談道。有時，這也意味著他們要改造細胞系來生產感興趣的蛋白。不得已，他們也會使用微載體，通過懸浮培養的方式來培養貼壁細胞。

內還是外？

另一種促進蛋白生產的方式是讓蛋白分泌到培養基中，這樣下游處理就沒那么困難。“我們只需要從培養基中純化它，而不需要裂解細胞，并在蛋白純化的過程中處理其他所有蛋白，”Kuystermans解釋道。

偶爾，細胞也沒那么聽話。即使有了信號肽，它也不分泌蛋白。在這種情況下，Kuystermans可能改造純化標簽，以便更容易地從細胞裂解液中捕獲蛋白。

Kuystermans建議先在小的搖瓶系統中檢驗，而不是一開始就采用較大規模的系統。攪拌引入了額外的氧氣，會引起剪切并形成其他壓力，這可能導致細胞開始結塊，或不再生長。對于那些有疑問的細胞或蛋白，你可以試試瞬時轉染，而不要花幾個月的時間來篩選穩定的細胞株，然后才發現系統有問題。

不斷優化

當你知道表達系統沒問題時，下一步就是優化表達條件。重要的培養參數包括溫度、溶氧（DO）、pH和葡萄糖，這些可利用探頭和傳感器來監控，通過手動或自動控制。一種優化方式是利用“微型反應器”系統，比如Applikon Biotechnology的micro-Matrix或m2p-labs的BioLector，也可以利用一組搖瓶。

當然，這一切并非線性放大。例如，開發工作往往是分批培養，而生產是以更高密度的灌注模式開展的，利用中空纖維反應器。在這種情況下，一些培養的特征是不同的，意味著結果也可能不同。同樣地，液體表面體積比往往也不能直接放大，這會影響DO和CO2，從而影響pH水平。

優化下游（收集和純化）過程同樣重要。你需要篩選填料，以便實現-佳的分離效果。其他考慮因素包括填料在分離條件下的穩定性，樹脂的剛性和柱尺寸。據Kuystermans介紹，為了確保放大過程中目標蛋白在柱中的停留時間恒定，柱的直徑可以增加，但柱床的高度應保持不變。

盡情搖擺

懸浮培養物的放大可以在可重復使用的生物反應器中進行，Kuystermans稱之為“clean and play”的系統。這主要指的是攪拌瓶或罐，能夠監測和控制各種參數。