近年来，杆状病毒表达系统在重组蛋白生产领域备受关注，尤其在疫苗研发和药物生产中发挥着重要作用。然而，该系统在大规模培养过程中常面临泡沫问题，影响细胞代谢和活性，降低生产效率。为此，研究人员对三种常用的消泡剂（Antifoam 204、聚丙二醇和硅酮基化合物SAG471）在Sf9细胞培养中的作用进行了深入研究，探索它们对细胞生长、活性、杆状病毒感染力及感染动态的影响。

研究内容

图 1 不同消泡剂对Sf9细胞代谢活性的影响

如图1显示了Sf9细胞在不同浓度的Antifoam 204（AF204）、聚丙二醇（PPG）和硅酮基消泡剂（SAG471）作用下的代谢活性变化。随着消泡剂浓度的增加，细胞代谢活性呈现浓度依赖性和剂种特异性变化。AF204和SAG471在低浓度下即可显著抑制细胞生长，而PPG的半数抑制浓度（IC50）为0.0129%，约为AF204和SAG471的三倍。这表明PPG对Sf9细胞的毒性相对较低，在较高浓度下仍能保持较好的细胞代谢活性。

图 2 不同消泡剂浓度下Sf9细胞的生长曲线

在悬浮培养中，AF204和PPG在0.0001%浓度下可显著促进细胞生长，缩短滞后期和细胞倍增时间；而SAG471在0.0001%和0.0005%浓度下对细胞生长的影响与未添加消泡剂的对照组相当。然而，当消泡剂浓度增加时，所有消泡剂均导致细胞生长受到抑制，活性细胞数量减少，最大细胞密度降低。例如，AF204在0.0005%和0.001%浓度下，细胞生长显著低于对照组；PPG在0.001%浓度下也出现了细胞生长抑制现象。

图 3 不同消泡剂对杆状病毒感染动态的影响

研究人员通过图3向我们展示了抗泡沫剂如何通过改变细胞状态来增强感染效率。在感染前（-24小时），抗泡沫剂处理的细胞直径较对照组增加了约5%，其中PPG组的差异具有显著性（p=0.031），这可能与细胞膜流动性改变有关。感染后，对照组的细胞数量在36小时后开始下降，而抗泡沫剂组的细胞数量则维持稳定至60小时，这表明病毒的吸附效率可能有所提升，或者细胞裂解过程被延迟。而AF204处理组的单细胞荧光强度（mCherry）在感染后48小时显著高于对照组（p=0.031），这表明重组蛋白的产量得到了提升。

此外，在测试的消泡剂中，SAG471表现出最高的消泡效率，在0.0001%的最终浓度下就能显著减少泡沫。相比之下，AF204需要在超过0.0016%的浓度下才能实现明显的消泡效果，而PPG则需要超过0.001%的浓度。因此，SAG471的消泡效率显著优于其他试剂。

该研究深入探讨了不同消泡剂对Sf9细胞生长和杆状病毒感染动态的影响，为杆状病毒表达系统中消泡剂的合理使用提供了科学依据。然而，这些发现仍需在工业规模应用中进一步验证，以确保其在实际生产条件下的效果。未来，研究人员可进一步优化消泡剂的使用策略，探索其在提高重组蛋白生产效率方面的潜力，为生物制药领域的发展提供新的思路和方法。

原文链接：https://doi.org/10.1186/s13036-025-00516-w