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动物细胞大规模培养技术

节 大规模培养技术应用简介

通过大规模体外培养技术培养哺乳类动物细胞是生产生物制品的有效方法。2060-70年代，就已创立了可用于大规模培养动物细胞的微载体培养系统和中空纤维细胞培养技术。近十数年来，由于人类对生长激素、干扰素、单克隆抗体、疫苗及白细胞介素等生物制品的需求猛增，以传统的生物化学技术从动物组织获取生物制品已远远不能满足这一需求。随着细胞培养的原理与方法日臻完善，动物细胞大规模培养技术趋于成熟。人急性T淋巴白血病/淋巴瘤细胞

所谓动物细胞大规模培养技术（large-scale culture technology）是指在人工条件下（设定ph、温度、溶氧等），在细胞生物反应器（bioreactor）中高密度大量培养动物细胞用于生产生物制品的技术。目前可大规模培养的动物细胞有鸡胚、猪肾、猴肾、地鼠肾等多种原代细胞及人二倍体细胞、cho（中华仓鼠卵巢）细胞、BHK-21(仓鼠肾细胞)、Vero细胞(非洲绿猴肾传代细胞，是贴壁依赖的成纤维细胞)等，并已成功生产了包括狂犬病疫苗、口蹄疫疫苗、甲型肝炎疫苗、乙型肝炎疫苗、红细胞生成素、单克隆抗体等产品。

在过去几十年来，该技术经有了很大发展，从使用转瓶(roller bottle) 、CellCube等贴壁细胞培养，发展为生物反应器（Bioreactor）进行大规模细胞培养。代细胞培养技术核心问题是难以产业化或者说是规模化生产：一是在工艺生产时不能大规模制备产品；二是非批量生产容易导致产品质量的不均一性；三是难以对同批生产进行生产和质量控制。

随着生物技术的发展，迫切需要大规模的细胞培养，特别是培养表达特异性蛋白的哺乳动物细胞，以便获得大量有用的细胞表达产物。采用玻璃瓶静置或旋转瓶的培养方法，已不能满足所需细胞数量及其分泌产物。因而必须为工业化生产一种新的技术方法。自70年代以来，细胞培养用生物反应器有很大的发展，种类越来越多，规模越来越大，较常见的细胞培养生物反应器有空气提升反应器，中空纤维管反应器，无泡搅拌反应器及篮式生物反应器等。八十年代以来，人们逐渐开始以生物反应器培养代替鼠腹水的方法获得单克隆抗体。

动物细胞是一种无细胞壁的真核细胞，生长缓慢，对培养环境十分敏感。采用传统的生物化工技术进行动物细胞大量培养，除了要满足培养过程必需的营养要求外，有必要建立合理的控制模型，进行pH和溶氧（DO）的佳控制。细胞生物反应器可通过微机有序地定量地控制加入动物细胞培养罐内的空气、氧气、氮气和二氧化碳四种气体的流量，使其保持佳的比例来控制细胞培养液中的pH值和溶氧水平，使系统始终处于佳状态，以满足动物细胞的生长对pH值和溶解氧的需要。如为提高或达到一定的溶氧水平可改变通入培养罐内气体中氧气和氮气的比例来实现控制DO值的目的。采用二氧化碳/碳酸氢钠（CO2/NaHCO3）缓冲液系统来控制培养液的pH值是一种较好的方法。人急性T淋巴白血病/淋巴瘤细胞

SGC-7901*细胞，人胃癌细胞

SNU-1细胞，人胃癌细胞

SNU-5细胞，人胃癌细胞

SNU-638细胞，人胃癌细胞

HGC-27细胞，人胃癌（未分化）细胞

MKN-28细胞，人胃癌高转移细胞

GIST-T1细胞，人胃肠间质瘤细胞

SGC7901细胞，人胃腺癌细胞

HT-1080细胞，人纤维肉瘤细胞

Acc-2细胞，人涎腺腺样囊性癌细胞

Acc-3细胞，人涎腺腺样囊性癌细胞

A2 细胞，人腺样囊性癌细胞

AM 细胞，人腺样囊性癌（高转移）细胞

HIC细胞，人小肠癌细胞

DMS153细胞，人小肺癌细胞

H128*细胞，人小肺癌细胞

H358细胞，人小肺癌细胞

H520细胞，人小肺癌细胞

H69细胞，人小肺癌细胞

HS77细胞，人小肺癌细胞

NCI-H209细胞，人小肺癌细胞

NCI-H2227细胞，人小肺癌细胞

NCI-H446细胞，人小肺癌细胞

SMC-1细胞，人胸膜瘤细胞

143TK 细胞，人胸腺激酶缺陷性系细胞

TF-1细胞，人血液白血病细胞

FaDu细胞，人咽鳞癌细胞

CCL-138 细胞，人咽头癌胸水转移细胞

Detroit 562细胞，人咽头癌胸水转移细胞

VUP 细胞，人眼脉洛膜恶性黑色素瘤细胞

OM431细胞，人眼脉洛膜恶性黑色素瘤细胞

SP 6.5细胞，人眼脉洛膜黑色素瘤细胞

C918细胞，人眼脉络黑色素瘤细胞

BxPC-3细胞，人胰腺腺癌细胞

HPAC细胞，人胰腺腺泡上皮癌细胞

HaCaT细胞，人永生化表皮细胞

HL-60*细胞，人原髓白血病细胞

HL-60细胞，人早幼粒急性白血病细胞

CNE1-lmp1细胞，人转lmp1基因鼻咽癌细胞

F2-2细胞，人转基因鼻咽癌系细胞

AsPC-1细胞，人转移胰腺腺癌细胞

C-33 A细胞，人子宫颈癌细胞

ME-180细胞，人子宫颈表皮癌细胞

现在，由于动物细胞培养技术在规模和可靠性方面都不断发展，且从中得到的蛋白质也被证明是安全有效的，因此人们对动物细胞培养的态度已经发生了改变。许多人用和兽用的重要蛋白质药物和疫苗，尤其是那些相对较大、较复杂或糖基化（glycosylated）的蛋白质来说，动物细胞培养是选的生产方式。60年代初，英国AVRI研究所在贴壁细胞系BHK21中将口蹄疫病毒培养成功后，从初的200ml和800ml玻璃容器开始，很快就放大到30L和100L不锈钢罐的培养规模。使用的是基于Eagle's配方的培养基，补充5%成年牛血清和蛋白胨。1967年以后，Wellcome（现为Cooper动物保健）集团分布于欧洲、非洲和南美洲8个的生产厂商，应用此项技术工业规模化生产口蹄疫疫苗和兽用狂犬疫苗，已掌握了5000L的细胞罐大规模培养技术。人急性T淋巴白血病/淋巴瘤细胞

目前已实现商业化的产品有：口蹄疫疫苗、狂犬病疫苗、牛白血病病毒疫苗、脊髓灰质炎病毒疫苗、乙型肝炎疫苗、疱疮病毒疫苗、巨细胞病毒疫苗、α及β干扰素、血纤维蛋白溶酶原激活剂、凝血因子Ⅷ和Ⅸ、促红细胞素、松弛素、生长激素、蛋白C、免疫球蛋白、尿激酶、激肽释放酶及200种单克隆抗体等。其中，口蹄疫疫苗是动物细胞大规模培养方法生产的主要产品之一。1983年，英国Wellcome公司就已能够利用动物细胞进行大规模培养生产口蹄疫疫苗。美国Genentech公司应用SV40为载体，将乙型肝炎病毒表面抗原基因插入哺乳动物细胞内进行表达，已生产出乙型肝炎疫苗。英国Wellcome公司采用8000L Namalwa细胞生产α干扰素。英国Celltech公司用气升式生物反应器生α、β和γ干扰素；用无血清培养液在10000L气升式生物反应器中培养杂交瘤细胞生产单克隆抗体。美国Endotronic公司用中空纤维生物反应器大规模培养动物细胞生产出免疫球蛋白G、A、M和尿激酶、人生长激素等。人急性T淋巴白血病/淋巴瘤细胞