生物醫藥發展的技術平臺

來源：生物谷作者：西寶生物人氣：-發表時間：2012-01-12 14:25:00【大中小】

動物細胞培養技術

最早的生物制品是采用傳統的生物化學技術從動物組織獲取的，如生物提取的生長激素、干擾素、疫苗及白細胞介素等。隨著社會經濟的發展，人類對生物制品的需求激增，傳統提取的生物制品產量和質量已遠遠不能滿足需求，于是通過大規模培養動物細胞生產生物制品便被提到議事日程上來。第一代細胞培養技術核心問題是難以產業化或者說是規模化生產，體現在工藝生產時不能大規模制備產品；非批量生產容易導致產品質量的不均一性；難以對同批產品進行生產和質量控制。隨后，利用199、MEM等合成培養基在轉瓶中培養Vero細胞、BHK21細胞等傳代細胞，被應用于疫苗的研發和生產。如60年代初，英國AVRI研究所在貼壁細胞系BHK-21中將口蹄疫病毒培養成功。
隨著生物制藥的發展，采用玻璃瓶靜置或旋轉的培養方法，已不能滿足所需細胞數量及其分泌產物，因而必須為工業化生產開創一種新的技術方法。在生物制品生產中動物細胞培養己越來越重要，而動物細胞培養的最主要設備就是生物反應器。由于哺乳動物細胞在促紅細胞生成素(EPO)、干擾素(IFN)、尿激酶原(Pro-UK)、疫苗、特別是抗體藥物等價值昂貴的生物制品的生產上具有獨特的優勢，因此近年來有關動物細胞生物反應器的研制進展迅速。目前國內外生物反應器的種類較多，如機械攪拌式生物反應器、氣升式生物反應器、中空纖維管生物反應器、旋轉式細胞培養系統、流化床（海綿基質）、籠式通氣攪拌罐（微載體系統）、搖床式生物反應器等。
1983年，英國Wellcome公司就能夠利用5000L的細胞罐進行大規模細胞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生產出乙型肝炎疫苗；英國Celltech公司用氣升式生物反應器生α、β和γ干擾素；用無血清培養液在10000L氣升式生物反應器中培養雜交瘤細胞生產單克隆抗體；美國Endotronic公司用中空纖維生物反應器大規模培養動物細胞生產出免疫球蛋白G、A、M和尿激酶、人生長激素等。現在，利用無血清無動物組分細胞培養基在1000L甚至更大容量的反應器中培養CHO懸浮細胞、NS0懸浮細胞，表達各種抗體藥物，已成為生產抗體藥物的關鍵手段。
不論是疫苗生產還是抗體藥物生產，采用更先進的細胞培養技術和培養基，提高單位體積培養液中疫苗或抗體的表達量，以提高生產能力、降低生產成本、減少固定資產投資，是所有利用細胞生產生物制品的企業不斷努力的重點工作。
1．細胞與產率。篩選細胞是抗體表達技術的一個重點。作為生物制品生產的載體，篩選優良的細胞種子，是獲得高密度，高表達的前提條件。
2．培養液與產率。營養豐富的培養基可以縮短細胞生長周期，增加細胞密度和收液次數、提高表達量，從而提高生物制品的產量；還可以大幅度降低新生牛血清使用量，減少血清帶來的問題。另外，細胞培養基還是細胞篩選的關鍵營養物質。
3．設備與產率。選擇高密度細胞培養設備是提高生產效率的又一個關鍵。例如利用已投資的大量轉瓶機配合新型多層轉瓶，能獲得高密度細胞培養，細胞密度可提高200％。
在新設備選擇方面，除常見的反應器之外，國際上還有很多高密度細胞培養技術和設備，如細胞密度可達1011的Hollow Fiber中空纖維細胞培養系統，同樣值得借鑒甚至選擇。
4．過程控制與產率。生物制品生產過程比較復雜，應該不斷監測、分析細胞培養情況以及病毒產量的過程數據，不斷優化生產工藝條件和參數。