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文献的主要内容是研究了CHO 细胞培养过程中 pCO2 浓度升高对乳酸代谢变化现象的影响，并提出了 pCO2 增加可能影响细胞代谢的几种机制，并简要讨论了在细胞培养过程中实现乳酸代谢转变的方法。
在之前的一项研究中，在不同的pH、pCO2 和 pO2 设定点下进行批次培养，以研究工艺参数相互作用对细胞生理学和工艺性能的影响。对乳酸代谢变化数据集的进一步研究表明，在 pH、pCO2 和 pO2 的 14 种不同设定点组合中，只有两个组合的工艺在培养基中的谷氨酰胺被消耗后没有从乳酸生产转变为消耗，而这两个组合都是在高 pCO2 水平下进行的（图 1）。
补料分批培养的对照运行在pH7.0，pCO2为12.5%，pO2为40%条件下进行，运行2次；实验条件选择pH7.0，pCO2升高至20%，而pO2设定25%和40%两个水平。
结果显示，在两个对照运行中以及在升高的 pCO2 浓度下的培养过程中，活细胞密度相当。与对照培养相比，高 pCO2 条件下活细胞密度降低。由于采用了补料策略，在此过程中没有发生谷氨酰胺或葡萄糖的消耗。高 pCO2 培养物在整个过程中确实产生了乳酸，而两个对照培养在该过程的第 5 天左右开始消耗乳酸。
所有补料分批培养物在乳酸消耗之前和之后的平均比生长以及代谢物产生/消耗率和平均比耗氧量如图3所示，其中这两个阶段之间的分离由图2中的虚线表示。
结果显示，与乳酸消耗发生前的对照培养相比，在 pCO2 升高时，葡萄糖消耗的平均速率、乳酸产生以及比生长、摄氧速率和特异性 IgG 生产率均有所下降（图 3A）。在对照培养中发生代谢转变后，在pCO2升高时比各自的对照培养物中的比葡萄糖消耗量更高，而比细胞生长和比氧消耗量变得更加相似（图3B）。
尽管代谢转变后对照培养物的葡萄糖消耗和乳酸消耗的代谢率似乎相似，但在高 pCO2 和不同 pO2 设定点下培养的这些代谢物的具体速率显示出几个显著差异。
在对照培养中，细胞开始消耗乳酸后不久，与高 pCO2 培养物相比，氨浓度开始下降。特定氨产量与细胞的特定谷氨酰胺摄取率密切相关。
代谢转变发生后，似乎高 pCO2 培养物表现出比对照培养物稍高的特异性谷氨酰胺摄取率，但是通过考虑计算标准的平均速率比较，没有得出显著差异。因此，使用代谢通量分析来更详细地了解细胞在高和低 pCO2 条件下的代谢行为。
在乳酸消耗发生之前（图6A）和代谢转换之后直至相应过程的生长期结束（图6B）计算平均细胞内特定代谢物速率。
结果显示，与对照培养相比，在pCO2 升高的条件下，糖酵解和 TCA 循环通量减少，导致二氧化碳产生率降低。代谢转变后，对照培养中通过 GPI 的糖酵解流入量低于 pCO2 20% 过程中的糖酵解流入量。代谢转变后，所有补料分批过程中的 TCA 循环通量和 qCO2 变得相似。
由于细胞内通量比率的差异会强烈影响细胞内代谢平衡，并且氧化还原变量 R 之前已被证明与乳酸产生有关。氧化还原变量 R 定义为糖酵解过程中通过甘油醛-3-磷酸脱氢酶 (GAPDH) 产生的胞质 NADH 与线粒体通过呼吸链再生 NAD+ 的能力的比率。
图 8 显示了所有补料分批发酵通过 GAPDH 产生的胞质 NADH 通量、线粒体 NAD+ 再生和随处理时间变化的氧化还原变量 R。
胞质 NADH 产生通量和线粒体 NAD+ 再生产生的氧化还原变量表明，一旦 R 值低于 1，对照培养物中的细胞就开始消耗乳酸。相比之下，pCO2 升高的培养物保持在临界 R 值 1 以上，并且没有从乳酸生产转变为消耗。
根据先前显示的结果，可以有两种通用方法：
（1）强烈减少糖酵解 NADH 产生通量将减少 R，因此可能导致乳酸消耗。Konakovsky 等人应用的低葡萄糖补料可以诱导乳酸消耗。此外，pH 值转向较低值可以强烈降低葡萄糖消耗率，并且之前已被证明会诱导乳酸消耗。
（2）增加线粒体 NAD+ 再生将是减少 R 和启动乳酸消耗的第二种方法。首先，选择具有普遍高氧化能力的细胞系似乎是有益的。此外，如Luo等人提出的，通过向磷酸化酶提供所需的辅因子可以提高呼吸能力。在这种情况下，铜浓度之前已被证明与乳酸消耗状态相关。在不损害糖酵解活性的情况下减少 TCA 循环通量将是增加线粒体 NAD+ 的另一种可能性。谷氨酰胺直接进入 TCA 循环，对细胞代谢有显着贡献。
根据我们的结果，降低pCO2/HCO3 − 浓度以确保乳酸消耗似乎更加有益。这对于最有可能出现高 pCO2 浓度的大规模灌流工艺尤其有趣。使用优化的缓冲剂和碱，例如Na2CO3 代替 NaHCO3，可以显著降低 HCO3 − 浓度。此外，应使用优化的放气策略来减少 pCO2 积累。最后，我们必须将我们的研究结果限制在所使用的 CHO 细胞系上，因为正如之前在其他研究中观察到的那样，不同的细胞系对乳酸代谢的影响可能会有所不同。
文献研究的目的是研究 CHO 细胞培养过程中 pCO2 浓度升高对乳酸代谢变化现象的影响。结果表明，与 pCO2 值较低的对照培养相比，分批和补料分批培养物中 pCO2 升高时，乳酸代谢变化将不存在。此外，通过代谢通量分析，发现乳酸代谢变化与NADH 产生和再生细胞内途径的比率之间存在联系。该比率主要受到 pCO2 升高时培养物氧化能力降低的影响。对于可能发生 pCO2 浓度增加的大规模灌流工艺，所呈现的结果尤其有趣。最后，我们提出了 pCO2 增加可能影响细胞代谢的几种机制，并简要讨论了细胞培养过程中乳酸代谢转变的方法。
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