动物细胞培养在药物领域的应用2

动物细胞培养在药物领域的应用

摘要：动物细胞培养开始于本世纪初 1962 年, 其规模开始扩大, 发展至今已成为生物、医学研究和应用中广泛采用的技术方法, 利用动物细胞培养生产具有重要医用价值的酶、生长因子、疫苗和单克隆抗体等, 已成为医药生物高技术产业的重要部分。本论文主要介绍动物细胞培养在药物领域的应用。

关键词：现代生物技术、动物细胞工程、动物细胞培养、药物领域、单克隆抗体

现代生物技术包括基因工程、细胞工程、酶工程和发酵工程，这些技术的发展几乎都与细胞培养有密切的关系，特别是在生物医药领域，细胞培养更具有特殊的作用。比如基因工程药物或疫苗在研究生产过程中很多都是通过细胞培养来实现的，基因工程乙肝疫苗大多是以CHO细胞作为载体；基因工程抗体药物的制备也离不开细胞培养。细胞工程领域更离不开细胞培养技术，杂交瘤单克隆抗体的研究制备完全是通过细胞培养来实现的，发酵工程和酶工程有的也与细胞培养密切相关。

一、首先介绍下动物细胞特点及其培养的基本要求和技术

1、 动物细胞特点

动物细胞没有细胞壁，只有细胞膜，细胞质，细胞核，而且大多数哺乳动物细胞只有附着在固体或者半固体的表面才能生长。

体外培养的动物细胞可分为原代细胞和传代细胞。原代细胞是指从机体取出后立即培养的细胞。适应在体外培养条件下持续传代培养的细胞称为传代细胞。通常体外大量培养

的动物细胞有哺乳动物细胞、昆虫细胞、禽类细胞和鱼类细胞等。

2、动物细胞培养的要求

动物细胞培养的条件：无菌、无毒的环境；营养物质（合成培养基）；温度和pH（36.5±0.5℃，7.2~7.4）；气体环境（氧气和二氧化碳）等。

其中动物细胞对营养要求更加苛刻，包括有氨基酸、维生素、盐类、葡萄糖或者半乳糖，除此之外还要有血清，因为由于动物细胞生活的内环境还有一些成分尚未研究清楚，所以需要加入动物血清以提供一个类似生物体内的环境，此外动物血清中也包含了一些动物的激素和酶，可以促进细胞的发育。这些都是组成培养基的重要成分。

动物细胞培养还需要防止污染问题，细菌、真菌、病毒均可以导致动物细胞在培养过程中受到感染而死亡。而生物的组织材料、操作者自身、培养基、各种器皿以及环境均会引起污染。显著的污染标志是培养基的pH迅速改变，细胞外形模糊，甚至出现漂浮的集落。

3、动物细胞培养的步骤

①无菌操作取出目的细胞所在组织，以培养液漂洗干净；

②以锋利无菌刀具割舍多余部分，切成小组织块；

③将小组织块置解离液离散细胞（解离液含有蛋白酶类）；

④低速离心洗涤细胞后，讲目的细胞吸移至培养瓶内培养。注意，哺乳动物细胞的大

量培养需要提供较大的支持界面，原因前面已经说过，那是因为哺乳动物细胞只有附着在固体或者半固体的表面才能生长。

4、动物细胞培养的方法

方法包括有：悬滴培养法、旋转管培养法、灌注小室培养法、培养瓶培养法、培养板培养板。培养板培养法是现代体外培养技术最为常用的方法之一，做法就是将培养细胞接种在培养板的孔内，然后在二氧化碳培养箱内培养。其他方法不一一介绍。

5、动物细胞大规模培养技术

动物细胞大规模培养技术是建立在铁臂培养法和悬浮培养法基础上的融合了固定化细胞、流式细胞术、填充床、生物反应器技术以及人工灌流等技术而发展起来的。主要包括的方法有悬浮培养、微载体培养、微囊化培养、中空纤维法等。

6动物细胞生物反应器培养

动物细胞体外培养时，生物反应器是整个培养过程的关键设备，为细胞提供了一个适宜的生长环境，使之快速增殖并形成所需的生物组织制品。由于动物细胞在其形态结构、培养方法以及所需的力学环境等方面均不同于微生物细胞，因而传统的微生物反应器显然已不适用于动物细胞大规模培养，特别是组织工程的需要，促使新型生物反应器的研究与开发。

二、围绕以上所说的内容进行其在药物领域的应用的讨论

1、单克隆抗体就是通过培养杂交瘤细胞使其产生专一抗体，然后从培养液中提取抗体。

这个过程就用到了细胞培养技术，而且产生的抗体具有高纯度、高敏度的优点，目前主要应用于临床诊断，还有就是应用于免疫学。

另外，单克隆抗体在药物方面也有所研发，单克隆抗体药物研究已被列入863计划和国家重点攻关项目。目前，中国已有2个治疗性单抗产品获准生产，3个治疗性产品处在临床试验阶段，多个抗体药物处于临床前研究阶段，已批准的诊断性单抗有31个。武汉生物制品研究所抗肾移植单抗OKT3（注射用鼠源性抗人T淋巴细胞CD3抗原单克隆抗体）最早批准上市，具有免疫抑制作用，可逆转对移植器官的排斥反应。目前国内正在进行临床前研究的抗体药物有：抗CEA嵌合抗体（北京赛科药业），用于治疗结肠癌；抗破伤风抗体（军科院），用于预防破伤风；抗乙型脑炎单抗（中科院遗传所），用于乙型脑炎；抗FabC1027（医科院医生所），用于治疗肝癌。

2、在病毒类产品工业化生产过程开发方面，现已建立起集生物反应器、微载体和动物细胞（Vero、BHK等）大规模培养技术为一体的人畜用病毒疫苗工业化生产技术。和以293细胞无血清悬浮培养技术为核心的病毒载体高效生产技术，不仅为病毒类产品的工业化生产解决了规模问题，彻底改变了传统手工式和经验式的滚瓶生产方式，而且通过研究和优化细胞生理状态与病毒感染复制的关系，显著提升工业化生产过程的经济性。

3、大型生物反应器的设计，有助于一些氨基酸、抗生素或发酵轻化工产品的生产。另外一方面是今后随着矿物质能源的耗竭，利用生物质生产燃料乙醇等已提到重要战略议事日程，高效节能的大型发酵装置的应用是降低生产成本的不可缺少的关键技术，如美国、巴西等国家已达2000M3以上发酵装置。

4、在器官移植方面，通过动物细胞或组织的培养生产适合受体的器官，此法有效解决了供体器官来源的稀缺，同时解决了异体器官发生排斥反应的现象。

三、展望

由于动物细胞体外培养的生物学特征、相关产品的结构复杂性以及质量一致性的要求，动物细胞大规模培养技术仍难于满足医用生物制品规模的生产的需求，迫切需要进一步研究和发展细胞培养工艺。目前，世界众多研究领域集中在优化细胞培养环境、改变细胞特性、提高产品的产率并保证其质量和一致性上。不过动物细胞培养工程注定要在以后的生物技术工程中发挥着重要的作用，因为它和各个工程都密切相关， 相信不断成熟的大规模动物细胞培养技术不仅在生产药用蛋白方面，而且在基因治疗、基因疫苗用的病毒载体的生产、人工器官和组织移植用分化细胞的培养等领域都具有广阔的应用前景。

Abstract: Animal cell culture started in the beginning of this century in 1962, began to expand its scale, and now has a biological, medical research and application of the technology is widely used methods of using animal cell culture has important medical value of production of enzymes, growth factors, vaccines and monoclonal antibodies, which have become the hi-tech pharmaceutical biotechnology industry, an important part. This paper introduces the field of animal cell culture application of the drug.

Key words: modern biotechnology, animal cell engineering, animal cell culture, drug field, monoclonal antibody

参考文献：

1 生物技术概论 宋思扬 楼士林 主编

2 细胞工程 李志勇 主编

3 药学细胞生物学 黄海华 主编

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