傳統培養基分析方法通常需要進(jìn)行衍生化反應等復雜的前處理步驟，檢測時(shí)間較長(cháng)，無(wú)法滿(mǎn)足快速通量分析的需求，已經(jīng)成為制約現代生物工藝發(fā)展的一大瓶頸。長(cháng)時(shí)間分析不僅延長(cháng)生產(chǎn)周期、增加成本，還可能導致產(chǎn)品上市時(shí)間延遲，削弱企業(yè)競爭力和經(jīng)濟效益。此外，生物工藝中的變化往往瞬息萬(wàn)變，延遲的分析結果可能無(wú)法真實(shí)反映生產(chǎn)過(guò)程中的實(shí)際情況，從而影響到?jīng)Q策的科學(xué)性和有效性。因此，尋求一種更快速、更高效的分析方法，已成為生物制藥行業(yè)迫切的需求。

為了滿(mǎn)足工業(yè)界對快速、標準化分析方法的迫切需求，沃特世創(chuàng )新推出了一種細胞培養基快速分析方法，該方法基于BioAccord LC-MS系統，無(wú)需繁瑣的衍生步驟，僅需9分鐘即可完成細胞培養基中220多種營(yíng)養素的分析。這一方法不僅大幅提升了分析效率，更以其準確可靠的檢測結果，助力分析科學(xué)家和生物工藝工程師獲取高質(zhì)量數據，為上游生物工藝的迅速開(kāi)發(fā)提供有力支持。

如圖1所示，整個(gè)試驗過(guò)程包括使用Andrew+ 移液機器人準備樣品，借助BioAccord進(jìn)行LC-MS分析，并通過(guò)平臺實(shí)現數據的查看、分析和報告的生成。得益于簡(jiǎn)化的工作流程和快速的分析過(guò)程，生物工藝工程師能夠更迅速、更直觀(guān)地掌握培養過(guò)程中培養基成分的變化情況，從而能夠及時(shí)地進(jìn)行生物工藝的調整和優(yōu)化。

圖1. 基于A(yíng)ndrew+ Pipette Robot自動(dòng)移液機器人和BioAccord LC-MS平臺的細胞培養基營(yíng)養素分析實(shí)驗流程。

為了驗證這種新方法的適用性，我們對多種商業(yè)培養基進(jìn)行了測試，包括沃特世氨基酸細胞培養標準溶液、基礎培養基DMEM、IMDM、適用于CHO細胞的補料培養基Fed-batch、HEK293病毒載體培養基以及微生物生長(cháng)培養基等。圖2清晰地展示了每種氨基酸的提取離子流色譜圖（XIC）。實(shí)驗結果表明，新方法在所有測試的培養基樣品中均表現出與耗時(shí)20分鐘的傳統方法相同的準確度。不僅如此，新方法還顯著(zhù)提升了檢測效率，同時(shí)呈現出尖銳且對稱(chēng)的峰型，甚至實(shí)現了對同分異構體化合物的基線(xiàn)分離，展現了其分析性能。

圖2. 沃特世氨基酸細胞培養標準試劑盒中26種化合物的提取離子流色譜圖(XIC)。該方法實(shí)現了兩對同分異構體（異亮氨酸與亮氨酸、2-氨基丁酸與4-氨基丁酸）的基線(xiàn)分離。

我們對新開(kāi)發(fā)的9分鐘檢測方法進(jìn)行了嚴謹的分析方法學(xué)驗證。通過(guò)采用含有26種氨基酸的沃特世氨基酸細胞培養試劑盒，該方法展現出出色的性能。利用1/x²擬合的線(xiàn)性回歸模型，結合20%偏差排除標準，我們確認了該方法具有良好的線(xiàn)性關(guān)系。此外，在兩種不同濃度的六次重復進(jìn)樣測試中，該方法表現出優(yōu)異的精密度和準確度，與20分鐘方法相比毫不遜色。這些驗證結果不僅證明了該快速通量方法在定量分析方面的可靠性，同時(shí)也顯示出其在定性分析方面的適用性。值得一提的是，即便在沒(méi)有標準品的情況下，該方法也能通過(guò)相對響應強度為工藝優(yōu)化實(shí)驗和后續的多元數據分析提供豐富的有用信息。

表1. 使用沃特世新開(kāi)發(fā)的9分鐘方法對氨基酸和葡萄糖進(jìn)行定量分析的線(xiàn)性范圍、準確度和精密度。實(shí)驗中采用了沃特世氨基酸細胞培養標準試劑盒（p/n：186009300）。采用1/x²擬合的線(xiàn)性回歸模型確定線(xiàn)性范圍，并設定了20%的偏差排除標準以確保數據的可靠性。氨基酸數據使用ESI+采集，葡萄糖數據使用ESI-模式采集。

沃特世開(kāi)發(fā)的快速高通量LC-MS方法已成功應用于CHO細胞培養生產(chǎn)cNISTmAb的消耗培養基分析。通過(guò)對14天培養過(guò)程中的不同葡萄糖補料條件下使用過(guò)的培養基溶液進(jìn)行取樣，并分別使用9分鐘快速法和傳統的20分鐘方法進(jìn)行分析。分析結果顯示，兩種方法在鑒定培養基成分變化方面呈現出相同的趨勢，并且兩種分析方法之間具有良好的相關(guān)性。這充分表明，9分鐘快速法能夠獲得與20分鐘法同樣高質(zhì)量的數據。這一技術(shù)的成功應用將有助于推動(dòng)上游生物工藝的進(jìn)一步發(fā)展，為生物制藥和細胞治療領(lǐng)域帶來(lái)更多的突破。

圖3. 不同生物反應器中三種代表性氨基酸（天冬氨酸、亮氨酸和苯丙氨酸）的質(zhì)譜強度隨時(shí)間變化的趨勢。其中，使用9分鐘方法獲得的數據以綠色呈現，而20分鐘方法的數據則以藍色表示。右側展示了兩種方法獲得的響應之間的相關(guān)性。所有用過(guò)的培養基樣品均一式兩份注入，以確保數據的準確性。

沃特世公司推出的新方法僅需9分鐘就能分析細胞培養基中的營(yíng)養素，相較于傳統方法效率提升了60%。該方法結合了ACQUITY Premier技術(shù)和HSS T3鍵合化學(xué)分離技術(shù)，展現出色譜分離能力，結果重復性好，色譜柱使用壽命長(cháng)。通過(guò)負電噴霧電離（ESI-）模式進(jìn)行采集質(zhì)譜數據，220多種培養基化合物庫篩選，能夠精準獲取多種培養基關(guān)鍵營(yíng)養素（如葡萄糖、乳酸、谷氨酰胺和谷氨酸等）的重要信息。整個(gè)分析流程，包括樣品制備、數據分析和報告生成，每一步都經(jīng)過(guò)精心設計，旨在為用戶(hù)提供高效分析體驗，幫助用戶(hù)更深入地理解和把握細胞培養基的成分情況，同時(shí)降低維護成本并提高分析價(jià)值。該分析方法有望縮短生產(chǎn)周期、降低成本，還能實(shí)現更精準、成分分析，為生物制藥行業(yè)的快速發(fā)展提供有力支持。