抗体类药物由于其极强的靶向特异性,现已成功运用于多种疾病的诊断与治疗。目前市面上超过70%的抗体类药物是由中国仓鼠卵巢癌细胞(Chinese hamsters Ovary,CHO)表达生产,提高CHO的表达水平在抗体药物的研发和产业化过程中都具有重要意义。谷氨酰胺合成酶筛选(Glutamine synthetase,GS)系统,以GS基因作为筛选标记,可以有效减少细胞内NH4+浓度,同时利用代谢废物合成自身所需的营养物质,已成功运用于多种抗体及重组蛋白药物的商业化生产。为了进一步提高CHO细胞对外源蛋白的表达水平,本研究以CHO作为宿主细胞,以含有三种不同种属(Human,Dog,CHO)来源GS基因作为筛选标记进行细胞株构建;采用Batch、overgrowth、Fed-Batch等培养方式,对细胞密度、细胞活率及外源蛋白的表达水平进行监测,分析不同种属GS对细胞株的产量及构建效率的影响;在此基础上,分析培养过程中培养物葡萄糖、乳酸浓度,并对细胞株内GS活性、GS及目的基因转录水平及不同种属来源的GS与其底物的结合模式进行研究。实验结果表明,以Huamn-GS筛选标记构建的细胞株对外源蛋白的表达量最高,其次是CHO-GS筛选标记,而以DOG-GS作为筛选标记构建的细胞株在外源蛋白表达量及细胞生长状况方面明显劣于前两者;以Huamn-GS筛选标记构建的细胞株在单细胞葡萄糖摄取量明显高于其他两个筛选标记;三种种属的GS筛选标记的谷氨酰胺合成酶活性无明显差异;在以三种筛选标记构建的细胞株中,GS转录水平无明显差异,但目的基因(162抗体)轻链和重链的转录水平在以DOG-GS作为筛选标记构建的细胞株中的转录水平明显低于其他两个种属的筛选标记；通过对GS进行结构模拟,发现Human-GS中与MSX相结合的氨基酸的种类及数量多于CHO-GS以及DOG-GS,这提示Human-Gs与其底物的结合力强于CHO-GS或Dog-GS。综上所述,本研究发现与CHO-GS和Dog-GS相比,以Huamn-GS作为筛选标记构建的细胞株具有更好的表达水平和更佳的筛选效率,可能原因是Human-GS可以增强CHO葡萄糖摄取,且与反应底物的结合能力较强。本研究将为GS表达系统的进一步优化提供新的参考。