細胞大規(guī)模培養(yǎng)技術在生物制藥中的應用
隨著生物技術的進一步發(fā)展，利用動物細胞進行大規(guī)模生產(chǎn)生物制品凸顯其優(yōu)越性的發(fā)展越來越快，下面是小編搜集整理的一篇探究細胞大規(guī)模培養(yǎng)技術的論文范文，供大家閱讀參考。
【摘 要】動物細胞培養(yǎng)基是體外細胞培養(yǎng)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(yǎng)和擴增來生產(chǎn)生物產(chǎn)品，或者作為發(fā)現(xiàn)和測試新的工具。為此本文就動物細胞培養(yǎng)基的發(fā)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(yǎng);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(guī)模培養(yǎng)，但其細胞結構和培養(yǎng)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(huán)境能力差;②倍增時間長，生長緩慢，易受微生物污染，培養(yǎng)時須用抗生素;③培養(yǎng)過程需氧量少;④培養(yǎng)過程中細胞相互粘連以集群形式存在;⑤原代培養(yǎng)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、動物細胞大規(guī)模培養(yǎng)技術的發(fā)展
動物細胞大規(guī)模培養(yǎng)技術生產(chǎn)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(chǎn)疫苗的需要。后來隨著大規(guī)模培養(yǎng)技術的逐漸成熟和轉基因技術的發(fā)展與應用，人們發(fā)現(xiàn)利用動物細胞大規(guī)模培養(yǎng)技術來生產(chǎn)大分子藥用蛋白質比原核細胞表達系統(tǒng)更有優(yōu)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(tǒng)的表達產(chǎn)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(chuàng)建，在商業(yè)利益的刺激下，動物細胞大規(guī)模培養(yǎng)技術也迅速發(fā)展起來，并被應用到生產(chǎn)實際。
動物細胞培養(yǎng)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，以及皮膚、血管、心臟、大腦、肝、腎、腸等組織器官。它在醫(yī)藥工業(yè)和醫(yī)學工程的發(fā)展中占重要地位。大規(guī)模動物細胞培養(yǎng)生產(chǎn)藥物產(chǎn)品將是生物制藥領域的一個很重要的方面，具有重大的經(jīng)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(xù)快速發(fā)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(yǎng)來生產(chǎn)。隨著生物技術的進一步發(fā)展，開發(fā)的動物細胞生產(chǎn)生物制品的種類的增多及產(chǎn)品周期短、安全高等優(yōu)點，利用動物細胞進行大規(guī)模生產(chǎn)生物制品凸顯其優(yōu)越性的發(fā)展越來越快。
三、大規(guī)模細胞培養(yǎng)技術的應用
近幾年來，已把巨大的人力和資金投入到開發(fā)大規(guī)模細胞培養(yǎng)技術上，將能加快發(fā)展步伐，進一步應用遺傳修飾的哺乳動物細胞生產(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(chǎn)生和分泌出一定數(shù)量的有用蛋白質。大規(guī)模的動物細胞培養(yǎng)在藥物產(chǎn)品的生產(chǎn)方面具有重大的價值。
1.疫苗
在疫苗產(chǎn)業(yè)早期，往往利用動物來生產(chǎn)疫苗，如用家兔人工感染狂犬病毒生產(chǎn)狂犬疫苗，用奶牛來生產(chǎn)天花疫苗，用某些細菌接種到動物身上來生產(chǎn)抵抗該種細菌的疫苗。早在20世紀50年代，已經(jīng)能夠利用動物細胞培養(yǎng)技術生產(chǎn)病毒。先在反應器中大規(guī)模培養(yǎng)動物細胞，待細胞長到一定密度后.接種病毒，病毒利用培養(yǎng)的細胞進行復制，從而生產(chǎn)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(yǎng)技術發(fā)展迅速，大大降低了實驗動物的用量，提高廠生產(chǎn)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(shù)量來增加產(chǎn)量。而使用具有無限增殖潛力的細胞系，則使疫苗的生產(chǎn)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(yǎng)后，可以獲得無限增殖的潛力，用它們來生產(chǎn)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(guī)模培養(yǎng)技術生產(chǎn)的疫苗可以保證質量，因為所用的細胞性質均一，經(jīng)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(wěn)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(yǎng)技術可生產(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，在基因工程技術出現(xiàn)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，因此早期的動物細胞技術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(yè)領域的應用，使動物細胞大規(guī)模培養(yǎng)技術在生產(chǎn)疫苗中越來越重要。
傳統(tǒng)上一直把細胞培養(yǎng)產(chǎn)物用于人類和牲畜的病毒疫苗，這些疫苗至今己被大規(guī)模應用�？谔阋咭呙缡谴笠�(guī)模動物細胞培養(yǎng)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物細胞進行大規(guī)模培養(yǎng)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物細胞內進行高效表達，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(shù)百克。有些系統(tǒng)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(shù)量級。為此，迫切需要更有效的生產(chǎn)方法。采用傳統(tǒng)方法(小鼠或大鼠的腹水瘤培養(yǎng)法)生產(chǎn)單克隆抗體，已不能適應實際需要。應用大規(guī)模細胞培養(yǎng)系統(tǒng)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自動氣升式培養(yǎng)系統(tǒng)，培養(yǎng)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(yǎng)系統(tǒng)中，采用無血清培養(yǎng)液生產(chǎn)優(yōu)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(chǎn)品
目前已認識到在不久將來用常規(guī)的微生物學方法不能實現(xiàn)遺傳工程的效益，人們對大規(guī)模細胞培養(yǎng)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(yǎng)液內，而從培養(yǎng)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(xiàn)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(yǎng)方式進行大量生產(chǎn)，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(chǎn)品均由美國Endotronic公司用Acusyst%26mdash;P型中空纖維培養(yǎng)系統(tǒng)進行生產(chǎn)。
參考文獻
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