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細胞大規模培養技術在生物制藥中的應用
隨著生物技術的進一步發展，利用動物細胞進行大規模生產生物制品凸顯其優越性的發展越來越快，下面是小編搜集整理的一篇探究細胞大規模培養技術的論文范文，供大家閱讀參考。
【摘 要】動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。它是利用動物細胞體外培養和擴增來生產生物產品，或者作為發現和測試新的工具。為此本文就動物細胞培養基的發展及應用進行了簡要的介紹。
【關鍵詞】生物制藥;動物細胞培養;應用
一、動物細胞的特點及生長特性
動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，有顯著差別：①動物細胞比微生物細胞大得多，無細胞壁，機械強度低，對剪切力敏感，適應環境能力差;②倍增時間長，生長緩慢，易受微生物污染，培養時須用抗生素;③培養過程需氧量少;④培養過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代謝產物具有生物活性，生產成本高，但附加值也高。
二、動物細胞大規模培養技術的發展
動物細胞大規模培養技術生產大分子的生物制品起始于20世紀60年代，當時是為了滿足生產疫苗的需要。后來隨著大規模培養技術的逐漸成熟和轉基因技術的發展與應用，人們發現利用動物細胞大規模培養技術來生產大分子藥用蛋白質比原核細胞表達系統更有優越性。因為重組DNA技術修飾過的動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，而細菌系統的表達產物則常以沒有活性的包含體形式存在。隨著大量永生性細胞株的創建，在商業利益的刺激下，動物細胞大規模培養技術也迅速發展起來，并被應用到生產實際。
動物細胞培養主要用于生產激素、疫苗、單克隆抗體、酶、多肽等功能性蛋白質，以及皮膚、血管、心臟、大腦、肝、腎、腸等組織器官。它在醫藥工業和醫學工程的發展中占重要地位。大規模動物細胞培養生產藥物產品將是生物制藥領域的一個很重要的方面，具有重大的經濟效益和社會效益。生物技術在過去10年有顯著增長，并繼續快速發展，今后幾十年內還將有更多的蛋白質、抗體、多肽類藥物由動物細胞培養來生產。隨著生物技術的進一步發展，開發的動物細胞生產生物制品的種類的增多及產品周期短、安全高等優點，利用動物細胞進行大規模生產生物制品凸顯其優越性的發展越來越快。
三、大規模細胞培養技術的應用
近幾年來，已把巨大的人力和資金投入到開發大規模細胞培養技術上，將能加快發展步伐，進一步應用遺傳修飾的哺乳動物細胞生產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是十分復雜的過程，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足。然而，采用雜交瘤和重組DNA技術往往可以使動物細胞產生和分泌出一定數量的有用蛋白質。大規模的動物細胞培養在藥物產品的生產方面具有重大的價值。
1.疫苗
在疫苗產業早期，往往利用動物來生產疫苗，如用家兔人工感染狂犬病毒生產狂犬疫苗，用奶牛來生產天花疫苗，用某些細菌接種到動物身上來生產抵抗該種細菌的疫苗。早在20世紀50年代，已經能夠利用動物細胞培養技術生產病毒。先在反應器中大規模培養動物細胞，待細胞長到一定密度后.接種病毒，病毒利用培養的細胞進行復制，從而生產大量的病毒。這一突破是動物細胞工程的真正開始。
雖然動物細胞培養技術發展迅速，大大降低了實驗動物的用量，提高廠生產效率，但由于原代細胞增殖能力有限，一般只能通過簡單增加動物的數量來增加產量。而使用具有無限增殖潛力的細胞系，則使疫苗的生產得到飛躍式的進展。某些來自人體或動物體內的細胞，在一定條件下的體外培養后，可以獲得無限增殖的潛力，用它們來生產疫苗可以大大降低實驗動物的用量。更為重要的是，用動物細胞體外大規模培養技術生產的疫苗可以保證質量，因為所用的細胞性質均一，經過嚴格的安全檢驗，克服了動物個體間的差異造成的疫苗質量不穩定的問題，并且大大降低了來自動物的病原體傳染使用者的可能性。用類似的細胞培養技術可生產酶、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，在基因工程技術出現之前，細胞表達蛋白的水平很低，因而用這種工藝生產蛋白制品產量低、成本高，因此早期的動物細胞技術只用于疫苗及少量的干擾素和尿激酶的生產。基因重組技術和雜交瘤技術大大促進了動物細胞技術的進步及其在工業領域的應用，使動物細胞大規模培養技術在生產疫苗中越來越重要。
傳統上一直把細胞培養產物用于人類和牲畜的病毒疫苗，這些疫苗至今己被大規模應用。口蹄疫疫苗是大規模動物細胞培養方法生產的主要產品之一。1983年，英國Wellcome公司就已能夠利用動物細胞進行大規模培養生產口蹄疫疫苗。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物細胞內進行高效表達，已生產出乙型肝炎疫苗。
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方法。采用傳統方法(小鼠或大鼠的腹水瘤培養法)生產單克隆抗體，已不能適應實際需要。應用大規模細胞培養系統生產各種不同的單克隆抗體是經濟可靠的方法。如英國Celltech公司采用10100和10001自動氣升式培養系統，培養各種生產單克隆抗體的小鼠、大鼠和人的細胞株，生產各種單克隆抗體的產品。到目前為止，已成功地在1000L培養系統中，采用無血清培養液生產優質的單克隆抗體。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、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.基因重組產品
目前已認識到在不久將來用常規的微生物學方法不能實現遺傳工程的效益，人們對大規模細胞培養的興趣愈來愈大。動物細胞能精確地轉譯和加工較大或更復雜的克隆蛋白質。此外，動物細胞還可以把人們所需的蛋白質分泌到培養液內，而從培養液分離蛋白質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。利用動物細胞培養方式進行大量生產，如免疫珠蛋白G、A和M，尿激酶，人生長激素，乙型肝炎表面抗原等產品均由美國Endotronic公司用Acusyst%26mdash;P型中空纖維培養系統進行生產。
參考文獻
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