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細胞大規模培養技術(shù)在生物制藥中的應用
隨著(zhù)生物技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展，利用動(dòng)物細胞進(jìn)行大規模生產(chǎn)生物制品凸顯其優(yōu)越性的發(fā)展越來(lái)越快，下面是小編搜集整理的一篇探究細胞大規模培養技術(shù)的論文范文，供大家閱讀參考。
【摘 要】動(dòng)物細胞培養基是體外細胞培養的重要因素,能夠影響細胞生長(cháng)。它是利用動(dòng)物細胞體外培養和擴增來(lái)生產(chǎn)生物產(chǎn)品，或者作為發(fā)現和測試新的工具。為此本文就動(dòng)物細胞培養基的發(fā)展及應用進(jìn)行了簡(jiǎn)要的介紹。
【關(guān)鍵詞】生物制藥;動(dòng)物細胞培養;應用
一、動(dòng)物細胞的特點(diǎn)及生長(cháng)特性
動(dòng)物細胞雖可像微生物細胞一樣，在人工控制條件的生物反應器中進(jìn)行大規模培養，但其細胞結構和培養特性與微生物細胞相比，有顯著(zhù)差別：①動(dòng)物細胞比微生物細胞大得多，無(wú)細胞壁，機械強度低，對剪切力敏感，適應環(huán)境能力差;②倍增時(shí)間長(cháng)，生長(cháng)緩慢，易受微生物污染，培養時(shí)須用抗生素;③培養過(guò)程需氧量少;④培養過(guò)程中細胞相互粘連以集群形式存在;⑤原代培養細胞一般繁殖50代即退化死亡;⑥代謝產(chǎn)物具有生物活性，生產(chǎn)成本高，但附加值也高。
二、動(dòng)物細胞大規模培養技術(shù)的發(fā)展
動(dòng)物細胞大規模培養技術(shù)生產(chǎn)大分子的生物制品起始于20世紀60年代，當時(shí)是為了滿(mǎn)足生產(chǎn)疫苗的需要。后來(lái)隨著(zhù)大規模培養技術(shù)的逐漸成熟和轉基因技術(shù)的發(fā)展與應用，人們發(fā)現利用動(dòng)物細胞大規模培養技術(shù)來(lái)生產(chǎn)大分子藥用蛋白質(zhì)比原核細胞表達系統更有優(yōu)越性。因為重組DNA技術(shù)修飾過(guò)的動(dòng)物細胞能夠正常地加工、折疊、糖基化、轉運、組裝和分泌由插入的外源基因所編碼的蛋白質(zhì)，而細菌系統的表達產(chǎn)物則常以沒(méi)有活性的包含體形式存在。隨著(zhù)大量永生性細胞株的創(chuàng )建，在商業(yè)利益的刺激下，動(dòng)物細胞大規模培養技術(shù)也迅速發(fā)展起來(lái)，并被應用到生產(chǎn)實(shí)際。
動(dòng)物細胞培養主要用于生產(chǎn)激素、疫苗、單克隆抗體、酶、多肽等功能性蛋白質(zhì)，以及皮膚、血管、心臟、大腦、肝、腎、腸等組織器官。它在醫藥工業(yè)和醫學(xué)工程的發(fā)展中占重要地位。大規模動(dòng)物細胞培養生產(chǎn)藥物產(chǎn)品將是生物制藥領(lǐng)域的一個(gè)很重要的方面，具有重大的經(jīng)濟效益和社會(huì )效益。生物技術(shù)在過(guò)去10年有顯著(zhù)增長(cháng)，并繼續快速發(fā)展，今后幾十年內還將有更多的蛋白質(zhì)、抗體、多肽類(lèi)藥物由動(dòng)物細胞培養來(lái)生產(chǎn)。隨著(zhù)生物技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展，開(kāi)發(fā)的動(dòng)物細胞生產(chǎn)生物制品的種類(lèi)的增多及產(chǎn)品周期短、安全高等優(yōu)點(diǎn)，利用動(dòng)物細胞進(jìn)行大規模生產(chǎn)生物制品凸顯其優(yōu)越性的發(fā)展越來(lái)越快。
三、大規模細胞培養技術(shù)的應用
近幾年來(lái)，已把巨大的人力和資金投入到開(kāi)發(fā)大規模細胞培養技術(shù)上，將能加快發(fā)展步伐，進(jìn)一步應用遺傳修飾的哺乳動(dòng)物細胞生產(chǎn)單克隆抗體和其他精細的糖蛋白。獲得有藥物作用的蛋白質(zhì)是十分復雜的過(guò)程，要求分子有精確的折疊和糖基化，這些要求在細菌和酵母體內卻難以得到滿(mǎn)足。然而，采用雜交瘤和重組DNA技術(shù)往往可以使動(dòng)物細胞產(chǎn)生和分泌出一定數量的有用蛋白質(zhì)。大規模的動(dòng)物細胞培養在藥物產(chǎn)品的生產(chǎn)方面具有重大的價(jià)值。
1.疫苗
在疫苗產(chǎn)業(yè)早期，往往利用動(dòng)物來(lái)生產(chǎn)疫苗，如用家兔人工感染狂犬病毒生產(chǎn)狂犬疫苗，用奶牛來(lái)生產(chǎn)天花疫苗，用某些細菌接種到動(dòng)物身上來(lái)生產(chǎn)抵抗該種細菌的疫苗。早在20世紀50年代，已經(jīng)能夠利用動(dòng)物細胞培養技術(shù)生產(chǎn)病毒。先在反應器中大規模培養動(dòng)物細胞，待細胞長(cháng)到一定密度后.接種病毒，病毒利用培養的細胞進(jìn)行復制，從而生產(chǎn)大量的病毒。這一突破是動(dòng)物細胞工程的真正開(kāi)始。
雖然動(dòng)物細胞培養技術(shù)發(fā)展迅速，大大降低了實(shí)驗動(dòng)物的用量，提高廠(chǎng)生產(chǎn)效率，但由于原代細胞增殖能力有限，一般只能通過(guò)簡(jiǎn)單增加動(dòng)物的數量來(lái)增加產(chǎn)量。而使用具有無(wú)限增殖潛力的細胞系，則使疫苗的生產(chǎn)得到飛躍式的進(jìn)展。某些來(lái)自人體或動(dòng)物體內的細胞，在一定條件下的體外培養后，可以獲得無(wú)限增殖的潛力，用它們來(lái)生產(chǎn)疫苗可以大大降低實(shí)驗動(dòng)物的用量。更為重要的是，用動(dòng)物細胞體外大規模培養技術(shù)生產(chǎn)的疫苗可以保證質(zhì)量，因為所用的細胞性質(zhì)均一，經(jīng)過(guò)嚴格的安全檢驗，克服了動(dòng)物個(gè)體間的差異造成的疫苗質(zhì)量不穩定的問(wèn)題，并且大大降低了來(lái)自動(dòng)物的病原體傳染使用者的可能性。用類(lèi)似的細胞培養技術(shù)可生產(chǎn)酶、細胞因子、抗體等生物制品，其先決條件是能夠獲得可分泌目標蛋白的細胞系。但是，在基因工程技術(shù)出現之前，細胞表達蛋白的水平很低，因而用這種工藝生產(chǎn)蛋白制品產(chǎn)量低、成本高，因此早期的動(dòng)物細胞技術(shù)只用于疫苗及少量的干擾素和尿激酶的生產(chǎn)�；蛑亟M技術(shù)和雜交瘤技術(shù)大大促進(jìn)了動(dòng)物細胞技術(shù)的進(jìn)步及其在工業(yè)領(lǐng)域的應用，使動(dòng)物細胞大規模培養技術(shù)在生產(chǎn)疫苗中越來(lái)越重要。
傳統上一直把細胞培養產(chǎn)物用于人類(lèi)和牲畜的病毒疫苗，這些疫苗至今己被大規模應用�？谔阋咭呙缡谴笠幠�(dòng)物細胞培養方法生產(chǎn)的主要產(chǎn)品之一。1983年，英國Wellcome公司就已能夠利用動(dòng)物細胞進(jìn)行大規模培養生產(chǎn)口蹄疫疫苗。美國Genentech公司應用SV40為載體，將乙型肝炎病毒表面抗原基因插入哺乳動(dòng)物細胞內進(jìn)行高效表達，已生產(chǎn)出乙型肝炎疫苗。
2.單克隆抗體
單克隆抗體在體外診斷、體內造影、人和家畜的治療以及工業(yè)上的應用日益廣泛，需要量可達數百克。有些系統的單克隆抗體的需要量在今后幾年內將迅速增加到幾公斤的數量級。為此，迫切需要更有效的生產(chǎn)方法。采用傳統方法(小鼠或大鼠的腹水瘤培養法)生產(chǎn)單克隆抗體，已不能適應實(shí)際需要。應用大規模細胞培養系統生產(chǎn)各種不同的單克隆抗體是經(jīng)濟可靠的方法。如英國Celltech公司采用10100和10001自動(dòng)氣升式培養系統，培養各種生產(chǎn)單克隆抗體的小鼠、大鼠和人的細胞株，生產(chǎn)各種單克隆抗體的產(chǎn)品。到目前為止，已成功地在1000L培養系統中，采用無(wú)血清培養液生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)的單克隆抗體。其他一些國家先后制備成測定血和尿中的各種激素、特殊蛋白質(zhì)、血型、各種藥物、診斷細菌性或病毒性病原等的單克隆抗體診斷試劑盒。
3.基因重組產(chǎn)品
目前已認識到在不久將來(lái)用常規的微生物學(xué)方法不能實(shí)現遺傳工程的效益，人們對大規模細胞培養的興趣愈來(lái)愈大。動(dòng)物細胞能精確地轉譯和加工較大或更復雜的克隆蛋白質(zhì)。此外，動(dòng)物細胞還可以把人們所需的蛋白質(zhì)分泌到培養液內，而從培養液分離蛋白質(zhì)要比細胞勻漿更為容易。除了單克隆抗體外，現在人們最感興趣的蛋白質(zhì)是組織型的血纖蛋白溶酶原激劑(t%26mdash;PA)，以及其他的重組分子。利用動(dòng)物細胞培養方式進(jìn)行大量生產(chǎn)，如免疫珠蛋白G、A和M，尿激酶，人生長(cháng)激素，乙型肝炎表面抗原等產(chǎn)品均由美國Endotronic公司用Acusyst%26mdash;P型中空纖維培養系統進(jìn)行生產(chǎn)。
參考文獻
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