赋能生物制药：从细胞培养到制剂稳定的关键糖类

来源：作者：人气：-发表时间：2025-12-05 11:06:00【大中小】

在生物制药领域，糖类扮演着极为关键的角色，其作用贯穿于生物制药产业链的各个环节，从上游的细胞培养，到下游的纯化与制剂，再到质量控制以及最终的药成品，均发挥着不可替代的功能性作用。糖类不仅为细胞提供基础的碳源，更深刻影响着细胞行为、产物质量、工艺稳定性以及药物的最终疗效。

西宝生物致力于为生物制药行业提供全流程、高标准的糖类科学解决方案。产品贯穿于生物药研发与生产的核心环节：在上游细胞培养中，作为关键碳源与能量来源，显著提升细胞密度与目标产物表达量；在下游纯化阶段，特定糖配体是亲和层析技术中的关键工具，确保目标蛋白的高精度、高效率捕获；在制剂环节，糖类稳定剂通过有效保护蛋白质药物的天然构象，极大提升药物的长期稳定性与货架期。

贯穿细胞培养与制剂稳定的关键糖类

上游发酵生产：碳源与代谢调控的双重角色

1 基础碳源

在发酵工艺里，糖类是核心培养基组分，为工程微生物或细胞提供必需的能源和碳骨架。葡萄糖作为最常用的快速碳源，凭借糖酵解途径能够高效供能，有力促进细胞快速增殖。其快速代谢存在弊端，易导致乳酸或乙酸的积累，进而抑制细胞生长与目标产物合成。为解决这一问题，在高密度发酵中常采用流加补料策略，通过精确控制葡萄糖浓度，确保发酵过程的稳定与高效。

2 诱导与缓释碳源

部分糖类兼具代谢与调控功能，在发酵生产中发挥着独特作用。以酵母表达系统为例，半乳糖可解除启动子抑制，诱导目标蛋白实现高表达；在大肠杆菌发酵过程中，乳糖代谢相对温和，能够实现持续诱导，同时减少代谢副产物的产生，提高目标产物的质量与产量。

3 工业级碳源

考虑到生产成本，蔗糖和糖蜜因成本优势在工业规模发酵中得到广泛应用。糖蜜作为制糖副产物，富含糖类、维生素和矿物质，是一种高性价比的复合营养源，为大规模发酵生产提供了经济可行的碳源选择。

哺乳动物细胞培养：能量精细调控与糖基化保障

1 能量代谢优化

哺乳动物细胞对糖类的需求更为精细，除基础供能外，还涉及代谢路径调控。葡萄糖虽是主要能源，但其代谢易导致乳酸积累，影响细胞生长与产物合成。引入半乳糖作为替代或补充碳源，可促使细胞转向氧化代谢，有效降低乳酸水平，延长培养周期，进而提高蛋白产量，为细胞培养工艺的优化提供了重要途径。

2 糖基化前体补充

治疗性蛋白的生物学功能高度依赖其糖基化模式，在哺乳动物细胞培养过程中，培养基中需添加关键糖基化前体，如甘露糖、N - 乙酰葡萄糖胺、岩藻糖、唾液酸等。这些糖类前体的添加能够确保重组蛋白获得正确、均一的糖型，从而保障其药效与药代动力学特性，对于提高治疗性蛋白的质量至关重要。

下游加工与制剂：结构稳定与相容性保障

1 冻干保护剂

在目标产物获得后，下游加工环节中糖类发挥着稳定生物大分子结构的重要作用。在冷冻干燥过程中，糖类通过“水替代”机制保护生物活性结构。海藻糖因其高玻璃化转变温度及优异的稳定性能，成为保护蛋白质、mRNA、病毒载体等的理想选择。蔗糖与甘露醇也常配合使用，蔗糖起稳定作用，甘露醇则作为赋形剂优化冻干饼结构，共同保障冻干产品的质量与稳定性。

2 液体制剂辅料

在液体制剂中，糖类同样不可或缺。作为稳定剂，糖类可防止蛋白质聚集与表面吸附，维持蛋白质的活性与稳定性；同时，作为等渗调节剂，糖类能够提升注射液的生物相容性，减少对机体的刺激。常用糖类包括海藻糖、蔗糖、山梨醇和甘油等，它们在液体制剂中协同作用，确保药物的质量与安全性。

质量控制：高纯度标准品与检测工具

1 色谱分析标准品

在生物制药的质量保证体系中，高纯度糖类作为分析测量的基准物质发挥着重要作用。各类单糖、二糖及寡糖标准品是色谱技术的核心，用于原料、中间体和成品中糖含量、组成及糖链结构的定性与定量分析。通过精确的分析检测，能够确保生物制药产品的质量符合标准要求，为产品的安全性与有效性提供保障。

2 特异性检测工具

凝集素作为一种特异性检测工具，能够特异性识别并结合特定糖基结构，在生物制药质量控制中具有广泛应用。它可用于糖蛋白Western Blot鉴定、糖组学分析及细胞表面糖谱检测等方面，为深入了解生物制药产品的糖基化特征提供了有力手段，有助于进一步优化生产工艺，提高产品质量。

糖类在生物医药中应用

1 多糖疫苗

部分糖类或其衍生物本身即为具有明确药理活性的药物成分。多糖疫苗便是典型代表，如肺炎球菌和脑膜炎球菌疫苗，其活性成分为细菌荚膜多糖。这些多糖能够激发机体产生特异性免疫应答，有效预防相应疾病的发生，在疾病预防领域发挥着重要作用。

2 糖胺聚糖药

糖胺聚糖药物也是糖类在生物制药领域的重要应用之一。肝素作为经典抗凝血药物，在临床治疗中广泛应用于血栓性疾病的预防与治疗。

添加糖的选择

应用环节	糖类功能	主要糖类举例
细胞培养?	能源	葡萄糖、半乳糖
	抗细胞结团	硫酸葡聚糖 5000
	蛋白质糖基化前体	甘露糖、N-乙酰葡萄糖胺、岩藻糖、唾液酸
发酵生产?	碳源/能源	葡萄糖、蔗糖、麦芽糖
	诱导剂/缓释碳源	乳糖、半乳糖
	密度梯度离心	聚蔗糖 400
制剂?	冻干保护剂	海藻糖、蔗糖、甘露醇
制剂?	液体制剂稳定剂/等渗剂	蔗糖、海藻糖、山梨醇、甘露醇
质量控制（QC）	色谱分析标准品	高纯度单糖、二糖
生物医药应用	疫苗抗原/治疗药物	荚膜多糖、肝素、海藻糖、甘露糖

西宝产品

产品	货号
葡萄糖	6230
蔗糖	ACJ0073B
麦芽糖	AJL1297A
乳糖	8130
半乳糖	ACJ0021E
硫酸葡聚糖 5000	DCJ0018D
聚蔗糖 400	ACJ0020A
N - 乙酰葡萄糖胺	AAS0007A
L-岩藻糖	AYY3076B
唾液酸	EZX0245A
海藻糖	ACJ1857A
甘露醇	ACJ0029F
山梨醇	ACJ0199A
肝素钠	DBY0020M