Bioproduction of Neospora caninum: a proof-of- concept towards a scalable serum-free process
本研究证明了利用工业级 CHO-K1 细胞和 Advanced DMEM/F-12 培养基进行溶瘤原生动物新孢子虫（*Neospora caninum*）可扩展、无血清生物生产工艺的可行性，从而解决了其作为癌症免疫疗法在临床转化过程中在标准化和监管合规方面的关键瓶颈问题。
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癌症免疫疗法是一个旨在利用人体自身防御机制对抗肿瘤，通过训练免疫系统识别并摧毁癌细胞的医学领域。虽然科学家长期以来一直利用病毒和细菌来激发这种反应，但一个新的前沿领域涉及使用被称为原生动物的单细胞寄生虫。这些能够自然侵入细胞的微观生物在动物实验中展现出了杀死癌细胞的惊人能力，为对抗这种疾病提供了潜在的新武器。然而，要将这些寄生虫从实验室培养皿转化为临床治疗手段，需要对它们的生长方式进行巨大的转变。目前，生产这些寄生虫的方法难以标准化、成本高昂且依赖动物制品，这为安全性和大规模制造制造了障碍。为了使这些疗法成为现实，研究人员必须找到一种可靠的方法来培育这些寄生虫，而不使用动物来源的成分，从而确保过程洁净、一致且具备临床应用准备。
在最近的一项研究中，研究人员致力于解决特定寄生虫——新孢子虫（Neosoria caninum）的生产难题。这种与引起弓形虫病的寄生虫密切相关的生物，在小鼠多种肿瘤模型中表现出了强大的效应，但其在实验室中的生长受到了传统方法的限制。来自图尔大学及其合作伙伴的研究团队旨在开发一种可扩展的过程，以去除培养基中的动物血清。动物血清是一种通常衍生自胎牛的营养丰富液体，常被添加到细胞培养中以促进生长，但它引入了对于医疗制造而言不可接受的污染风险和变异性。科学家们测试了两种不同的哺乳动物细胞，即 BHK-21 和 CHO-K1，它们是生物制药行业的标准“劳模”。他们使这些细胞适应在定义的无动物成分液体中生长，然后感染这些细胞以观察哪种组合能产生最多的后代。
研究人员发现，虽然两种细胞类型都能在没有动物血清的情况下支持寄生虫生长，但其中一种的表现明显优于另一种。广泛用于制造药物的 CHO-K1 细胞被证明是更优越的宿主。当在一种称为 Advanced DMEM/F-12 的特定营养液中生长时，这些细胞允许寄生虫比在其他测试环境中更有效地增殖。团队还发现，用于启动感染的寄生虫数量（即感染复数，multiplicity of infection）起到了关键作用。他们确定，以适中的寄生虫数量而非极大量或极少量作为起始，会产生最佳结果。这种平衡使得宿主细胞能够生长得足够强壮，以支持寄生虫的复制，随后寄生虫最终从细胞中破裂而出以便进行收获。
为了了解寄生虫与宿主细胞在这一过程中的相互作用，科学家们监测了培养液中的化学变化。他们测量了细胞消耗了多少糖分以及产生了多少名为乳酸的代谢废物。他们发现，随着寄生虫的增殖，细胞消耗糖的速度加快，产生的乳酸也随之增加，这表明存在高水平的代谢活动。有趣的是，用于 CHO-K1 细胞的特定营养液有助于保持这些代谢率的稳定，即使在感染进展过程中也是如此。这种稳定性表明，细胞在寄生虫准备被收集之前的时刻都保持着健康和强健的状态。研究还证实，寄生虫在整个过程中始终保持着感染力，这是其用于癌症治疗的关键要求。通过追踪寄生虫体内的能量水平，团队验证了只要整个生产过程在六小时的特定时间范围内完成，它们就保留了侵入新细胞的能力。
团队还探索了是否可以将这些寄生虫在悬浮于液体中的微小颗粒（珠子）上进行培养，这是工业化制造中用于扩大生产的一种技术。虽然这种方法在另一种相关的寄生虫——弓形虫（Toxoplasma gondii）身上取得了成功，但研究人员无法使用同样的设置来生产新孢子虫。这一失败凸显出即使是亲缘关系很近的生物也有着不同的需求，且适用于一种并不一定适用于另一种。尽管在珠子培养方面遭遇挫折，但该研究的核心发现提供了一条清晰的前进路径。研究表明，利用工业级细胞和无动物成分液体大量培育新孢子虫是可行的。通过确定正确的细胞类型、最佳营养配方以及理想的起始条件，科学家们为一种更洁净、更一致且具备未来规模化潜力的制造工艺提供了概念验证。这项工作为将极具前景的实验室观察转化为标准化、安全且有效的临床治疗奠定了坚实的基础。
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