拉曼光譜技術是基于拉曼散射原理檢測被測物組分及含量的方法，已被廣泛應用于食品、化工等行業定性和半定量分析中。目前，全球已有越來越多的制藥企業應用拉曼光譜法作為藥品質量研究、控制及生產過程分析技術（PAT）的重要手段之一。細胞培養過程相當復雜，生物反應器中的成分往往高達50-100種，細胞生長、代謝、生化和生產力以及產品質量對于成功的生產都很重要。拉曼光譜使傳統的細胞培養過程能夠僅使用一個探頭實時監測甚至控制大量參數，從而大大簡化了PAT的復雜性。

藥明生物全球生物制藥開發及運營總裁、首席技術官周偉昌博士在專業雜志《GEN News》上發表的《未來生物工藝技術發展趨勢》文章2中也指出，大規模生產中采用過程分析技術（PAT），如拉曼光譜，以及其他在線檢測方法，可實現重要工藝參數和性能的實時檢測和控制。現在行業內已開發多種PAT平臺，可用于在線監測連續生物工藝過程中的產物聚集化和碎片化度，以及自動控制活細胞密度，這有助于開發更好的工藝，并加快CMC開發進度。

早在2018年，藥明生物就組建了專門的PAT團隊，致力于開發包括拉曼光譜在內的PAT技術，應用于技術開發和大規模生產中。藥明生物已經積累了豐富的項目經驗，針對不同項目特性（如單抗、雙抗、酶等）和客戶個性化需求定制適宜的預測模型，包括設備驗證，利用設備建模預測物質濃度，在線監測各項工藝參數和性能和各類基于預測參數的反饋控制，并且在專業期刊上發表了相關論文3,4。借助藥明生物自主知識產權平臺，藥明生物可以實現光譜的全流程自動處理并依托于大數據庫，云計算和機器學習模型及控制算法，實現多種復雜模型預測反饋控制功能。

目前，藥明生物在上游細胞培養領域，已經具備多種基于拉曼光譜的過程分析能力，包括但不限于以下能力，可以實現從小試生物反應器到大規模GMP生產一次性生物反應器的的多參數實時監測，non-GMP規?；诶膶崟r反饋控制，幫助客戶在研發端降本增效，在生產端更好地執行批次生產。

1）多種細胞培養參數的實時監測，包括活細胞/總細胞數目，細胞活率，葡萄糖、谷氨酰胺、谷氨酸以及其他多種氨基酸濃度，乳酸、銨等代謝副產物濃度，pH、CO2分壓、滲透壓等其他參數等；

2）蛋白（包括單克隆抗體、雙特異性抗體及其他）產量、質量的實時監測，如聚體、碎片、糖基化修飾等的實時監測；

3）進階的細胞培養工藝控制，包括自動補料、降溫，基于營養消耗的實時營養流加，以及各類其他反饋控制；

4）賦能灌流培養控制，包括傳統灌流培養的放流速率自動控制，以及WuXiUPTM加強型灌流培養的多參數自動控制，及產量實時監測以賦能連續親和捕獲等；

近期，藥明生物首次在GMP生產1000升一次性生物反應器實際項目中應用拉曼光譜技術，實時監測細胞培養中各參數，保障敏感細胞株大規模生產穩健、順利完成，增強了客戶對于挑戰項目順利執行的信心。

在過程中，生產項目團隊借由此技術，可以實時觀察各項參數的變化。特別地，在前期實驗觀測到的批次培養關鍵點時，團隊可以實時掌握各參數隨著操作的變化，進而降低工藝放大生產的風險。

隨著細胞培養工藝開發從簡單的工藝參數優化，逐漸向大規模、自動化、低成本、高產量等方向發展，加強實時監測工藝過程，特別是確定關鍵質量屬性至關重要。而PAT應用于細胞培養過程就在于加強關鍵過程參數的監控來確保蛋白藥物的最終質量。此次基于拉曼光譜的PAT成功放大至1000升GMP生產細胞培養，也為藥明生物持續應用和拓展PAT，加速優化工藝開發和生產等奠定了堅實基礎。未來藥明生物也將繼續探索和推廣PAT，為全球合作伙伴賦能，幫助客戶更好地實現速度、質量和成本之間的平衡，造福廣大病患。