单克隆抗体 (mAb) 是实验室设计的模拟免疫系统抗体的蛋白质。迄今为止，许多属于免疫球蛋白 G (IgG) 类抗体的治疗性单克隆抗体已被批准用于治疗癌症和自身免疫性疾病。中国仓鼠卵巢 (CHO) 细胞等细胞系通常用于生产单克隆抗体。值得注意的是，单克隆抗体的生产和制造受到关键质量属性(CQA)的监管，以确保其治疗的安全性和有效性。

mAb 的一个重要 CQA 是特定位置上存在的N连接糖基化 (Asn297)。N-连接聚糖由N-乙酰氨基葡萄糖(GlcNAc)、甘露糖(Man)、岩藻糖(Fuc)、半乳糖(Gal)和唾液酸组成。mAb N连接聚糖谱的异质性可归因于额外糖的不同数量和连接。N连接聚糖的组成影响这些抗体的整体治疗功效、靶向能力和免疫特异性。例如，抗体依赖性细胞性(ADCC)受到N连接聚糖的岩藻糖基化和半乳糖基化的影响。补体依赖性细胞性 (CDC) 也受到N连接聚糖的半乳糖基化和唾液酸化的影响。因此，在整个制造过程中仔细调节N连接聚糖谱至关重要，因为 mAb 的N连接聚糖谱的异质性取决于细胞培养时间以及核苷酸糖和糖基化酶水平的变化。

最近，日本东京理科大学(TUS)副教授 Kyohei Higashi 博士与 Rin Miyajima 博士和 Masahiro Komeno 博士等研究人员一起进行了一项研究，探讨多胺对 N-连接的影响CHO DP-12 细胞中 mAb 的聚糖谱。他们的研究成果于 2023 年 11 月 3 日在线发表在《生物技术杂志》上。

“由于 mAb 的碳水化合物结构会根据细胞状态而变化，因此我们有兴趣研究细胞内多胺与 CHO 细胞中 mAb 的碳水化合物结构之间的关系。” 当被问及这项研究背后的动机时，东博士解释道。

多胺(腐胺，PUT;亚精胺，SPD;和精胺，SPM)以毫摩尔浓度存在于所有生物体中，在正常细胞生长和分化中发挥重要作用。PUT、SPD 和 SPM 分别含有两个、三个和四个氨基。PUT 是由鸟氨酸 (ORN) 通过鸟氨酸脱羧酶 (ODC) 合成的，ODC 是多胺生物合成途径中的限速酶。SPD由腐胺经亚精胺合酶合成，精胺由亚精胺经精胺合酶合成。细胞内多胺水平在合成、降解和运输等多个步骤中受到调节，并受到外部刺激、衰老和疾病的影响。由于CHO细胞缺乏由精氨酸产生ORN的精氨酸酶活性，因此无法在无血清培养基中产生多胺，导致细胞内多胺水平下降，从而导致长期培养过程中生长速率和细胞活力低下。

使用 ODC 抑制剂 α-二氟甲基鸟氨酸 (DFMO) 治疗也可以降低细胞内多胺水平。通过向 CHO 细胞的生长培养基中添加 SPD，可以逆转 DFMO 对细胞内多胺的消耗。

将 DFMO 引入 CHO 细胞后，研究小组观察到 IgG 抗体半乳糖基化激增，同时 β1,4-半乳糖基转移酶 1 (B4GALT1) mRNA 水平增加。该 mRNA 对于控制 CHO 细胞内的 IgG 半乳糖基化机制至关重要。更重要的是，经 DFMO 处理的细胞中 IgG 产量减少了约 30%。

Higashi 博士推测 IgG 产生的减少是多胺耗尽引起的内质应激 (ER) 应激反应的结果。在内质网应激反应期间，蛋白质折叠停止，导致细胞正常功能停滞。伴侣蛋白有助于其他蛋白质类别的正确折叠，并在正常和应激条件下发挥至关重要的作用。内质网应激反应研究的结果证实，在多胺耗尽的细胞中，糖蛋白折叠的伴侣蛋白表达水平增加。