细胞大规模培养技术在生物制药中的应用
随着生物技术的进一步发展，利用动物细胞进行大规模生产生物制品凸显其优越性的发展越来越快，下面是小编搜集整理的一篇探究细胞大规模培养技术的论文范文，供大家阅读参考。
【摘 要】动物细胞培养基是体外细胞培养的重要因素,能够影响细胞生长。它是利用动物细胞体外培养和扩增来生产生物产品，或者作为发现和测试新的工具。为此本文就动物细胞培养基的发展及应用进行了简要的介绍。
【关键词】生物制药;动物细胞培养;应用
一、动物细胞的特点及生长特性
动物细胞虽可像微生物细胞一样，在人工控制条件的生物反应器中进行大规模培养，但其细胞结构和培养特性与微生物细胞相比，有显著差别：①动物细胞比微生物细胞大得多，无细胞壁，机械强度低，对剪切力敏感，适应环境能力差;②倍增时间长，生长缓慢，易受微生物污染，培养时须用抗生素;③培养过程需氧量少;④培养过程中细胞相互粘连以集群形式存在;⑤原代培养细胞一般繁殖50代即退化死亡;⑥代谢产物具有生物活性，生产成本高，但附加值也高。
二、动物细胞大规模培养技术的发展
动物细胞大规模培养技术生产大分子的生物制品起始于20世纪60年代，当时是为了满足生产疫苗的需要。后来随着大规模培养技术的逐渐成熟和转基因技术的发展与应用，人们发现利用动物细胞大规模培养技术来生产大分子药用蛋白质比原核细胞表达系统更有优越性。因为重组DNA技术修饰过的动物细胞能够正常地加工、折叠、糖基化、转运、组装和分泌由插入的外源基因所编码的蛋白质，而细菌系统的表达产物则常以没有活性的包含体形式存在。随着大量永生性细胞株的创建，在商业利益的刺激下，动物细胞大规模培养技术也迅速发展起来，并被应用到生产实际。
动物细胞培养主要用于生产激素、疫苗、单克隆抗体、酶、多肽等功能性蛋白质，以及皮肤、血管、心脏、大脑、肝、肾、肠等组织器官。它在医药工业和医学工程的发展中占重要地位。大规模动物细胞培养生产药物产品将是生物制药领域的一个很重要的方面，具有重大的经济效益和社会效益。生物技术在过去10年有显著增长，并继续快速发展，今后几十年内还将有更多的蛋白质、抗体、多肽类药物由动物细胞培养来生产。随着生物技术的进一步发展，开发的动物细胞生产生物制品的种类的增多及产品周期短、安全高等优点，利用动物细胞进行大规模生产生物制品凸显其优越性的发展越来越快。
三、大规模细胞培养技术的应用
近几年来，已把巨大的人力和资金投入到开发大规模细胞培养技术上，将能加快发展步伐，进一步应用遗传修饰的哺乳动物细胞生产单克隆抗体和其他精细的糖蛋白。获得有药物作用的蛋白质是十分复杂的过程，要求分子有精确的折叠和糖基化，这些要求在细菌和酵母体内却难以得到满足。然而，采用杂交瘤和重组DNA技术往往可以使动物细胞产生和分泌出一定数量的有用蛋白质。大规模的动物细胞培养在药物产品的生产方面具有重大的价值。
1.疫苗
在疫苗产业早期，往往利用动物来生产疫苗，如用家兔人工感染狂犬病毒生产狂犬疫苗，用奶牛来生产天花疫苗，用某些细菌接种到动物身上来生产抵抗该种细菌的疫苗。早在20世纪50年代，已经能够利用动物细胞培养技术生产病毒。先在反应器中大规模培养动物细胞，待细胞长到一定密度后.接种病毒，病毒利用培养的细胞进行复制，从而生产大量的病毒。这一突破是动物细胞工程的真正开始。
虽然动物细胞培养技术发展迅速，大大降低了实验动物的用量，提高厂生产效率，但由于原代细胞增殖能力有限，一般只能通过简单增加动物的数量来增加产量。而使用具有无限增殖潜力的细胞系，则使疫苗的生产得到飞跃式的进展。某些来自人体或动物体内的细胞，在一定条件下的体外培养后，可以获得无限增殖的潜力，用它们来生产疫苗可以大大降低实验动物的用量。更为重要的是，用动物细胞体外大规模培养技术生产的疫苗可以保证质量，因为所用的细胞性质均一，经过严格的安全检验，克服了动物个体间的差异造成的疫苗质量不稳定的问题，并且大大降低了来自动物的病原体传染使用者的可能性。用类似的细胞培养技术可生产酶、细胞因子、抗体等生物制品，其先决条件是能够获得可分泌目标蛋白的细胞系。但是，在基因工程技术出现之前，细胞表达蛋白的水平很低，因而用这种工艺生产蛋白制品产量低、成本高，因此早期的动物细胞技术只用于疫苗及少量的干扰素和尿激酶的生产。基因重组技术和杂交瘤技术大大促进了动物细胞技术的进步及其在工业领域的应用，使动物细胞大规模培养技术在生产疫苗中越来越重要。
传统上一直把细胞培养产物用于人类和牲畜的病毒疫苗，这些疫苗至今己被大规模应用。口蹄疫疫苗是大规模动物细胞培养方法生产的主要产品之一。1983年，英国Wellcome公司就已能够利用动物细胞进行大规模培养生产口蹄疫疫苗。美国Genentech公司应用SV40为载体，将乙型肝炎病毒表面抗原基因插入哺乳动物细胞内进行高效表达，已生产出乙型肝炎疫苗。
2.单克隆抗体
单克隆抗体在体外诊断、体内造影、人和家畜的治疗以及工业上的应用日益广泛，需要量可达数百克。有些系统的.单克隆抗体的需要量在今后几年内将迅速增加到几公斤的数量级。为此，迫切需要更有效的生产方法。采用传统方法(小鼠或大鼠的腹水瘤培养法)生产单克隆抗体，已不能适应实际需要。应用大规模细胞培养系统生产各种不同的单克隆抗体是经济可靠的方法。如英国Celltech公司采用10100和10001自动气升式培养系统，培养各种生产单克隆抗体的小鼠、大鼠和人的细胞株，生产各种单克隆抗体的产品。到目前为止，已成功地在1000L培养系统中，采用无血清培养液生产优质的单克隆抗体。其他一些国家先后制备成测定血和尿中的各种激素、特殊蛋白质、血型、各种药物、诊断细菌性或病毒性病原等的单克隆抗体诊断试剂盒。
3.基因重组产品
目前已认识到在不久将来用常规的微生物学方法不能实现遗传工程的效益，人们对大规模细胞培养的兴趣愈来愈大。动物细胞能精确地转译和加工较大或更复杂的克隆蛋白质。此外，动物细胞还可以把人们所需的蛋白质分泌到培养液内，而从培养液分离蛋白质要比细胞匀浆更为容易。除了单克隆抗体外，现在人们最感兴趣的蛋白质是组织型的血纤蛋白溶酶原激剂(t%26mdash;PA)，以及其他的重组分子。利用动物细胞培养方式进行大量生产，如免疫珠蛋白G、A和M，尿激酶，人生长激素，乙型肝炎表面抗原等产品均由美国Endotronic公司用Acusyst%26mdash;P型中空纤维培养系统进行生产。
参考文献
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