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(yè)定性和半定量分析中。目前，全球已有越來越多的制藥企業(yè)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(yǎng)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(tǒng)的細胞培養(yǎng)過程能夠僅使用一個探頭實時監(jiān)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(fā)及運營總裁、首席技術官周偉昌博士在專業(yè)雜志《GEN News》上發(fā)表的《未來生物工藝技術發(fā)展趨勢》文章2中也指出，大規(guī)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(xiàn)重要工藝參數和性能的實時檢測和控制?，F(xiàn)在行業(yè)內已開發(fā)多種PAT平臺，可用于在線監(jiān)測連續(xù)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(fā)更好的工藝，并加快CMC開發(fā)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(fā)包括拉曼光譜在內的PAT技術，應用于技術開發(fā)和大規(guī)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(jiān)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(yè)期刊上發(fā)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(xiàn)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(xiàn)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(yǎng)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(xiàn)從小試生物反應器到大規(guī)模GMP生產一次性生物反應器的的多參數實時監(jiān)測，non-GMP規(guī)?；诶膶崟r反饋控制，幫助客戶在研發(fā)端降本增效，在生產端更好地執(zhí)行批次生產。

1）多種細胞培養(yǎng)參數的實時監(jiān)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(jiān)測，如聚體、碎片、糖基化修飾等的實時監(jiān)測；

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

4）賦能灌流培養(yǎng)控制，包括傳統(tǒng)灌流培養(yǎng)的放流速率自動控制，以及WuXiUPTM加強型灌流培養(yǎng)的多參數自動控制，及產量實時監(jiān)測以賦能連續(xù)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(jiān)測細胞培養(yǎng)中各參數，保障敏感細胞株大規(guī)模生產穩(wěn)健、順利完成，增強了客戶對于挑戰(zhàn)項目順利執(zhí)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(yǎng)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(yǎng)工藝開發(fā)從簡單的工藝參數優(yōu)化，逐漸向大規(guī)模、自動化、低成本、高產量等方向發(fā)展，加強實時監(jiān)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(yǎng)過程就在于加強關鍵過程參數的監(jiān)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(yǎng)，也為藥明生物持續(xù)應用和拓展PAT，加速優(yōu)化工藝開發(fā)和生產等奠定了堅實基礎。未來藥明生物也將繼續(xù)探索和推廣PAT，為全球合作伙伴賦能，幫助客戶更好地實現(xiàn)速度、質量和成本之間的平衡，造福廣大病患。