生物醫(yī)藥發(fā)展的技術(shù)平臺(tái)

來源：生物谷作者：西寶生物人氣：-發(fā)表時(shí)間：2012-01-12 14:25:00【大中小】

動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)技術(shù)

    最早的生物制品是采用傳統(tǒng)的生物化學(xué)技術(shù)從動(dòng)物組織獲取的，如生物提取的生長(zhǎng)激素、干擾素、疫苗及白細(xì)胞介素等。隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，人類對(duì)生物制品的需求激增，傳統(tǒng)提取的生物制品產(chǎn)量和質(zhì)量已遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足需求，于是通過大規(guī)模培養(yǎng)動(dòng)物細(xì)胞生產(chǎn)生物制品便被提到議事日程上來。第一代細(xì)胞培養(yǎng)技術(shù)核心問題是難以產(chǎn)業(yè)化或者說是規(guī)模化生產(chǎn)，體現(xiàn)在工藝生產(chǎn)時(shí)不能大規(guī)模制備產(chǎn)品；非批量生產(chǎn)容易導(dǎo)致產(chǎn)品質(zhì)量的不均一性；難以對(duì)同批產(chǎn)品進(jìn)行生產(chǎn)和質(zhì)量控制。隨后，利用199、MEM等合成培養(yǎng)基在轉(zhuǎn)瓶中培養(yǎng)Vero細(xì)胞、BHK21細(xì)胞等傳代細(xì)胞，被應(yīng)用于疫苗的研發(fā)和生產(chǎn)。如60年代初，英國(guó)AVRI研究所在貼壁細(xì)胞系BHK-21中將口蹄疫病毒培養(yǎng)成功。
    隨著生物制藥的發(fā)展，采用玻璃瓶靜置或旋轉(zhuǎn)的培養(yǎng)方法，已不能滿足所需細(xì)胞數(shù)量及其分泌產(chǎn)物，因而必須為工業(yè)化生產(chǎn)開創(chuàng)一種新的技術(shù)方法。在生物制品生產(chǎn)中動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)己越來越重要，而動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)的最主要設(shè)備就是生物反應(yīng)器。由于哺乳動(dòng)物細(xì)胞在促紅細(xì)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(jià)值昂貴的生物制品的生產(chǎn)上具有獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)，因此近年來有關(guān)動(dòng)物細(xì)胞生物反應(yīng)器的研制進(jìn)展迅速。目前國(guó)內(nèi)外生物反應(yīng)器的種類較多，如機(jī)械攪拌式生物反應(yīng)器、氣升式生物反應(yīng)器、中空纖維管生物反應(yīng)器、旋轉(zhuǎn)式細(xì)胞培養(yǎng)系統(tǒng)、流化床（海綿基質(zhì)）、籠式通氣攪拌罐（微載體系統(tǒng)）、搖床式生物反應(yīng)器等。
1983年，英國(guó)Wellcome公司就能夠利用5000L的細(xì)胞罐進(jìn)行大規(guī)模細(xì)胞培養(yǎng)生產(chǎn)口蹄疫疫苗；美國(guó)Genentech公司應(yīng)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(xì)胞內(nèi)進(jìn)行高效表達(dá)生產(chǎn)出乙型肝炎疫苗；英國(guó)Celltech公司用氣升式生物反應(yīng)器生α、β和γ干擾素；用無血清培養(yǎng)液在10000L氣升式生物反應(yīng)器中培養(yǎng)雜交瘤細(xì)胞生產(chǎn)單克隆抗體；美國(guó)Endotronic公司用中空纖維生物反應(yīng)器大規(guī)模培養(yǎng)動(dòng)物細(xì)胞生產(chǎn)出免疫球蛋白G、A、M和尿激酶、人生長(zhǎng)激素等。現(xiàn)在，利用無血清無動(dòng)物組分細(xì)胞培養(yǎng)基在1000L甚至更大容量的反應(yīng)器中培養(yǎng)CHO懸浮細(xì)胞、NS0懸浮細(xì)胞，表達(dá)各種抗體藥物，已成為生產(chǎn)抗體藥物的關(guān)鍵手段。
    不論是疫苗生產(chǎn)還是抗體藥物生產(chǎn)，采用更先進(jìn)的細(xì)胞培養(yǎng)技術(shù)和培養(yǎng)基，提高單位體積培養(yǎng)液中疫苗或抗體的表達(dá)量，以提高生產(chǎn)能力、降低生產(chǎn)成本、減少固定資產(chǎn)投資，是所有利用細(xì)胞生產(chǎn)生物制品的企業(yè)不斷努力的重點(diǎn)工作。
    1．細(xì)胞與產(chǎn)率。篩選細(xì)胞是抗體表達(dá)技術(shù)的一個(gè)重點(diǎn)。作為生物制品生產(chǎn)的載體，篩選優(yōu)良的細(xì)胞種子，是獲得高密度，高表達(dá)的前提條件。
    2．培養(yǎng)液與產(chǎn)率。營(yíng)養(yǎng)豐富的培養(yǎng)基可以縮短細(xì)胞生長(zhǎng)周期，增加細(xì)胞密度和收液次數(shù)、提高表達(dá)量，從而提高生物制品的產(chǎn)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(xì)胞培養(yǎng)基還是細(xì)胞篩選的關(guān)鍵營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)。
    3．設(shè)備與產(chǎn)率。選擇高密度細(xì)胞培養(yǎng)設(shè)備是提高生產(chǎn)效率的又一個(gè)關(guān)鍵。例如利用已投資的大量轉(zhuǎn)瓶機(jī)配合新型多層轉(zhuǎn)瓶，能獲得高密度細(xì)胞培養(yǎng)，細(xì)胞密度可提高200％。
    在新設(shè)備選擇方面，除常見的反應(yīng)器之外，國(guó)際上還有很多高密度細(xì)胞培養(yǎng)技術(shù)和設(shè)備，如細(xì)胞密度可達(dá)1011的Hollow Fiber中空纖維細(xì)胞培養(yǎng)系統(tǒng)，同樣值得借鑒甚至選擇。
    4．過程控制與產(chǎn)率。生物制品生產(chǎn)過程比較復(fù)雜，應(yīng)該不斷監(jiān)測(cè)、分析細(xì)胞培養(yǎng)情況以及病毒產(chǎn)量的過程數(shù)據(jù)，不斷優(yōu)化生產(chǎn)工藝條件和參數(shù)。