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1、GS系统简介系统简介一、一、GSGS系统的原理系统的原理二、二、GSGS系统的优势系统的优势三、三、GSGS系统的应用系统的应用四、四、GSGS研究评估协议研究评估协议Ningxia Medical UniversityNingxia Medical UniversityGS系统是瑞士的LONZA公司开发出来的一种细胞基因表达系统。LONZA（龙沙）瑞士的制药化工巨头，龙沙集团是 一家以生命科学为主导，在生物化学、精细化工、功能化学等行业均处于领先地位的全球性跨国公司，具有一百多年历史，总部位于瑞士巴塞尔。GS是glutamine synthetase(谷氨酰胺合成酶）的英文缩写，GS系统的全
2、名是：Glutamine Synthetase Gene Expression System，即谷氨酰胺合成酶基因表达系统。GS系统是什么系统是什么Ningxia Medical UniversityNingxia Medical University谷氨酰胺谷氨酰胺的酶促反应的酶促反应谷氨酰胺合成酶是一种能将谷氨酸和谷氨酰胺合成酶是一种能将谷氨酸和氨氨合成为合成为谷氨酰胺的酶。这种酶促反应是动物细胞获得谷氨谷氨酰胺的酶。这种酶促反应是动物细胞获得谷氨酰胺的途径。酰胺的途径。Ningxia Medical UniversityNingxia Medical UniversityGS系统的原理系
3、统的原理在不含有谷氨酰胺的培养基中，谷氨酰胺酶在哺在不含有谷氨酰胺的培养基中，谷氨酰胺酶在哺乳动物细胞的生长中扮演着非常重要的角色乳动物细胞的生长中扮演着非常重要的角色：一些哺乳动物细胞系一些哺乳动物细胞系,如小鼠骨髓瘤细胞如小鼠骨髓瘤细胞,在没在没有添加谷氨酰胺的培养基中，无法表达足够的谷有添加谷氨酰胺的培养基中，无法表达足够的谷氨酰胺来维持生存氨酰胺来维持生存。在这些细胞中在这些细胞中,转染转染GS基因可基因可以在无谷氨酰胺培养基中作为选择标记来获得增以在无谷氨酰胺培养基中作为选择标记来获得增殖。殖。其他细胞系其他细胞系,如中国仓鼠卵巢如中国仓鼠卵巢(CHO)细胞细胞,表达表达足够的足够的
4、GS离不开外生谷氨酰胺。在这些情况下离不开外生谷氨酰胺。在这些情况下,GS抑制剂抑制剂,L-氨基亚砜氨基亚砜蛋氨酸蛋氨酸（MethionineSulphoximineMSX）,可用于抑制内源性可用于抑制内源性GS活性活性,只有转染只有转染了了额外额外GS基因基因可以生存。可以生存。Ningxia Medical UniversityNingxia Medical UniversityGS系统的原理系统的原理即：即：用含单抗蛋白等的目的基因和用含单抗蛋白等的目的基因和GS基因标记的基因标记的表达载体，转染宿主细胞（如表达载体，转染宿主细胞（如CHO），再通过），再通过MSX等化合物选择加压，促使
5、等化合物选择加压，促使GS基因和目的蛋白基因和目的蛋白基因扩增，筛选获得重组细胞株。可在不含有基因扩增，筛选获得重组细胞株。可在不含有L-glu的培养基中生长的培养基中生长。Ningxia Medical UniversityNingxia Medical UniversityGS系统的优势系统的优势产量高产量高速度快速度快稳定性好稳定性好可比性高可比性高Ningxia Medical UniversityNingxia Medical University产量高产量高蛋白质产品的制造成本高蛋白质产品的制造成本高,特别是对于治疗性蛋白特别是对于治疗性蛋白质质,意味着如果意味着如果生产生产流程已
6、经建立起来的话，体积流程已经建立起来的话，体积最大化时的生产率至关重要。使用最大化时的生产率至关重要。使用GS系统系统可靠可靠结果的高产细胞系细胞早期建设项目。最大表达结果的高产细胞系细胞早期建设项目。最大表达水平水平的的实现取决于产品实现取决于产品，但但产量产量超过超过5g/L的重组的重组抗体抗体的细胞系的细胞系已经创建已经创建,而某些特定的蛋白，其而某些特定的蛋白，其生生产产率率在在15-65pg/细胞细胞/天。天。Ningxia Medical UniversityNingxia Medical University产量高产量高Figure1:Productivityinchemical
7、lydefined,animalcomponent-freev8GS-CHOcommercialplatformprocessforLonzasmodelantibodycB72.3.Ningxia Medical UniversityNingxia Medical University产量高产量高Figure2:Productivityinchemicallydefined,animalcomponent-freeGS-NS0bioreactorprocessNingxia Medical UniversityNingxia Medical University速度快速度快在在任何生物技术项
8、目的开发阶段任何生物技术项目的开发阶段，速度对成功是速度对成功是至关重要的。在第一次筛选，至关重要的。在第一次筛选，GS系统系统就就能快速能快速的的选择出高产选择出高产的的细胞系。甚至通过培养基和流程细胞系。甚至通过培养基和流程的的优化以获得更高的收益率。这会显著减少生成优化以获得更高的收益率。这会显著减少生成适合适合cGMP制造的一个细胞系所需的时间。利用能制造的一个细胞系所需的时间。利用能够在单一连接步骤中插入任何可变区域的够在单一连接步骤中插入任何可变区域的GS恒定恒定区域载体来建设人类恒定区域标准长度抗体将变区域载体来建设人类恒定区域标准长度抗体将变得迅速而简便得迅速而简便。Lonza
9、的专有的专有CHOK1SV宿主细胞相比标准宿主细胞相比标准CHOK1流程能更好的适应无蛋白悬浮培养体系。流程能更好的适应无蛋白悬浮培养体系。Ningxia Medical UniversityNingxia Medical University速度快速度快Figure1:Timelineofstepsperformedtoselecthigh-yieldingunclonedGS-CHOcelllinesadaptedtochemicallydefined,animalcomponent-freemediaNingxia Medical UniversityNingxia Medical Un
10、iversity稳定性高稳定性高GS细胞系在产品浓度、增长率和产品特性上的一细胞系在产品浓度、增长率和产品特性上的一致性可以很容易地创建。致性可以很容易地创建。对于非放大的对于非放大的GS阴性细胞系阴性细胞系,如如NS0、不需要、不需要GS活动的选择性剂和抑制剂氨基亚砜蛋氨酸来稳定。活动的选择性剂和抑制剂氨基亚砜蛋氨酸来稳定。对于非放大的对于非放大的GS阳性细胞系阳性细胞系,如如CHO细胞细胞,通常通常需需要要所需的氨基亚砜蛋氨酸的容积效率保持在一个所需的氨基亚砜蛋氨酸的容积效率保持在一个一致的水平。一致的水平。Ningxia Medical UniversityNingxia Medical
11、 University可比性强可比性强20多年来多年来,Lonza不断升级不断升级GS平台。在最近我们改平台。在最近我们改进商业平台过程中进商业平台过程中,宿主细胞系和载体的发展导致宿主细胞系和载体的发展导致了我们新的了我们新的GSXceed基因表达系统。基因表达系统。新的系统在化学成分限定的，无动物组分的环境新的系统在化学成分限定的，无动物组分的环境中能产生高的产品效价，并且不需要中能产生高的产品效价，并且不需要MSX来进行来进行稳定。稳定。新新GSXceed系统与现有系统与现有CHOK1SV细胞系相比，细胞系相比，在平均效价和糖基化模式显示出类似的结果。在平均效价和糖基化模式显示出类似的结
12、果。Ningxia Medical UniversityNingxia Medical University可比性强可比性强Figure1:CHOK1SVandGS-KOCelllinesexpressingamodelantibody(cB72.3)evaluatedin10Lmodelofproductionfed-batchbioreactor,usingLonzasVersion8MediaandFeedsPlatform.Ningxia Medical UniversityNingxia Medical University可比性强可比性强Figure2.Comparabilityo
13、fglycanstructureforCHOK1SVGS-KOandCHOK1SVderivedcelllinesassessedinashake-flaskmodelofLonzasv8GS-CHOCommercialPlatform.Ningxia Medical UniversityNingxia Medical UniversityGS系统的应用系统的应用Lonza本身使用本身使用GS系统系统创造了数以百计的细胞创造了数以百计的细胞系系,其中有许多其中有许多已已用于临床试验和用于临床试验和投入投入市场。其他市场。其他GS系统系统的的用户用户,也也积累了经验积累了经验,取得了高收益。取得
14、了高收益。GS系统已经成功的在全球超过系统已经成功的在全球超过100家制药和生物家制药和生物技术公司技术公司中中得到应用，并被得到应用，并被多数机构多数机构所熟知。所熟知。25种利用种利用GS系统生产的产品已经被核准，包括系统生产的产品已经被核准，包括Zenapax(Roche),Synagis(Medimmune)andSolaris(Alexion).国际上使用国际上使用GS系统的商业组织和学术机构都出版系统的商业组织和学术机构都出版了大量的出版资料。了大量的出版资料。许多研究人员使用许多研究人员使用GS系统系统,不仅用于开发制造不仅用于开发制造的的过程过程,而且作为一个工具来创建重组蛋白
15、而且作为一个工具来创建重组蛋白以进行以进行生物研究。生物研究。Ningxia Medical UniversityNingxia Medical UniversityGS系统在临床研究上的应用系统在临床研究上的应用Ningxia Medical UniversityNingxia Medical UniversityGS研究评估协议研究评估协议GS研究评估允许使用者利用不限数量的产品来实行研究评估允许使用者利用不限数量的产品来实行GS临床临床前评价前评价GS研究评估协议包含如下内容：研究评估协议包含如下内容：-GS载体和序列数据载体和序列数据-多多支支GMP标准的标准的NSO宿主细胞库宿主细胞
16、库-多多支支GMP标准的标准的CHOK1SV宿主细胞库宿主细胞库-转染培养体系转染培养体系-综合技术操作手册综合技术操作手册-提供给监管机构的细胞库描述报告提供给监管机构的细胞库描述报告-从从Lonza的的GS技术专家获得技术支持技术专家获得技术支持-GS通讯通讯-技术更新技术更新-内部或现场培训内部或现场培训-访问访问GS系统的客户网站系统的客户网站-使用使用GS系统随后系统随后3个月的技术电话会议指导个月的技术电话会议指导Ningxia Medical UniversityNingxia Medical UniversityDepartment of Medical Genetics and Cell BiologyDepartment of Medical Genetics and Cell BiologyThanksforyourwatchingandlistening!