面向同步生长控制的动物细胞代谢-循环模型研究

以杂交淋巴瘤细胞培养为例, 建立旨在用于同步生长控制的动物细胞代谢-循环模型。首先，基于动物细胞宏观代谢途径和生物化学计量关系，建立限制性基质（碳源、血清、氨基酸等）消耗速率、细胞比生长速率、ATP及NADH的动态平衡，亦即宏观动力学模型。然后，以该模型提供的比生长速率为输入，融合体积控制、循环期切换调控点等学说，研究细胞循环调控机制，建立适合于计算机仿真的离散化细胞循环模型。最后，完成细胞代谢-循环组合模型的实验验证。该组合模型与反应器模型一道，成为细胞循环变量（指处于不同细胞循环周期的细胞分率）与环境操纵变量（指限制性碳源、血清、氨基酸补料量）之间的桥梁。鉴于已经探明，重组蛋白表达量与细胞循环变量有密切关系，故细胞代谢-循环组合模型将可用于操纵变量的时间序列优化，以在产物生成阶段将细胞形态控制在最有利于产物表达的水平，譬如视具体表达系统需要，使G1期或S期的细胞分率极大化。