培养基定胜负：悬浮HEK293细胞病毒生产的无血清密码

本文的研究结果表明，在悬浮HEK293细胞中，不同商业无血清培养基对慢病毒（LV）和腺相关病毒2型（AAV2）的生产效率存在显著差异。IVY培养基在AAV2生产中表现最优，转染效率高达97%，基因组滴度达到每毫升16亿个病毒基因组，功能滴度为每毫升610万个转导单位；在LV生产中，IVY也展现出较高的转染效率（44%）和基因组滴度（每毫升33亿个病毒基因组），但FreeStyle293培养基在LV生产中更为出色，转染效率达到95%，基因组滴度高达每毫升88亿个病毒基因组，功能滴度为每毫升605万个转导单位。相比之下，BalanCD和LV-MAX两种培养基在两种病毒的生产中均表现不佳，转染效率和病毒滴度均明显偏低。

培养基适应策略被证实能有效提升转染效率。将HEK293细胞预先在IVY培养基中适应至少三代后，AAV2的转染效率在72小时时可提升近一倍，LV的GFP阳性细胞比例也从27.42%提升至65.60%。此外，培养基适应与商业转染增强剂NATE的效果相当，但成本更低，为规模化生产提供了更经济的优化方案。在20毫升规模的放大培养中，适应IVY培养基的细胞在AAV2和LV生产中均保持了较高的转染效率，证实了该策略的可扩展性。

代谢分析显示，转染后细胞的葡萄糖消耗和乳酸积累模式因培养基适应状态而异。未适应细胞在转染后24小时内活细胞比例即大幅下降至75%，而适应细胞的活细胞比例呈线性下降，72小时时仍保持较高水平。这种差异直接影响了病毒的持续生产能力。在转导效率方面，IVY培养基产生的AAV2在感染悬浮细胞时表现优于FreeStyle293（32%对20.6%的tdTomato阳性率），而FreeStyle293产生的LV则具有更高的转导效率（50.1%对30%的GFP阳性率）。

图1 基于不同商业培养基中tdTomato信号评估AAV2载体系统的转染效率

病毒质量评估显示，IVY培养基产生的LV具有最优的病毒颗粒与转导单位比值（每转导单位700个病毒颗粒），表明其空壳率较低、产品质量更高。动态光散射分析证实，不同培养基中形成的DNA-PEI复合物尺寸存在差异，这可能是导致转染效率不同的原因之一。AAV2生产采用1:7的DNA-PEI比例可获得微米级复合物，从而提升转染效率；而LV生产则更适合1:4的比例，以避免复合物解离。

来源：Scarrott, J. M., Johari, Y. B., & Pohle, T. H. (2023). A feasibility study of different commercially available serum-free mediums to enhance lentivirus and adeno-associated virus production in HEK 293 suspension cells. Biotechnology Journal, 18(3), 202200450. https://doi.org/10.1002/biot.202200450