細(xì)胞工廠培養(yǎng)技術(shù)在大規(guī)模細(xì)胞培養(yǎng)中的應(yīng)用
近十幾年來,由于生物制品行業(yè)的飛速發(fā)展,傳統(tǒng)的通過生物化學(xué)技術(shù)從動物組織獲取生物制品的方法已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足市場的需求,通過動物細(xì)胞在體外大規(guī)模培養(yǎng)來表達(dá)特定的蛋白、單克隆抗體、干擾素及病毒疫苗制品已成為目前zui普遍的技術(shù)。
動物細(xì)胞體外大規(guī)模培養(yǎng)技術(shù)是在人工條件下,設(shè)定pH、溫度、溶氧等,在細(xì)胞培養(yǎng)載體(容器)中高密度大量培養(yǎng)動物細(xì)胞用于生產(chǎn)生物制品的技術(shù)。常用的大規(guī)模培養(yǎng)的動物細(xì)胞有雞胚成纖維細(xì)胞、原代地鼠腎細(xì)胞等多種元代細(xì)胞,及人二倍體細(xì)胞、CHO細(xì)胞、Vero細(xì)胞等。這些細(xì)胞在疫苗生產(chǎn)、單抗制備、紅細(xì)胞生成素等產(chǎn)品領(lǐng)域廣泛應(yīng)用。
目前常用的細(xì)胞大規(guī)模培養(yǎng)方法有轉(zhuǎn)瓶培養(yǎng),細(xì)胞工廠培養(yǎng),生物反應(yīng)器培養(yǎng)等。轉(zhuǎn)瓶技術(shù)為傳統(tǒng)的貼壁細(xì)胞培養(yǎng)技術(shù),細(xì)胞接種在旋轉(zhuǎn)的圓筒形培養(yǎng)器-轉(zhuǎn)瓶中,培養(yǎng)過程中轉(zhuǎn)瓶不斷旋轉(zhuǎn),使細(xì)胞交替接觸培養(yǎng)液和空氣。轉(zhuǎn)瓶培養(yǎng)具有結(jié)構(gòu)簡單,投資少,技術(shù)成熟,放大只需簡單的增加轉(zhuǎn)瓶數(shù)量等優(yōu)點(diǎn)。但也有其缺點(diǎn):勞動強(qiáng)度大,占地空間大,單位體積提供細(xì)胞生長的表面積小,細(xì)胞生長密度低,瓶間差異較難控制等,因而難以產(chǎn)業(yè)化或規(guī)?;a(chǎn)。
微載體培養(yǎng)技術(shù)是利用片狀或球狀微載體使細(xì)胞貼在其表面,在生物反應(yīng)器中培養(yǎng)的技術(shù)。高密度的微載體大大增加了細(xì)胞培養(yǎng)的表面積,從而實(shí)現(xiàn)產(chǎn)能的擴(kuò)大。微載體技術(shù)也有一定的局限性,只有少數(shù)的經(jīng)過馴化的細(xì)胞才能夠在這種狀態(tài)下大規(guī)模培養(yǎng),同時由于細(xì)胞貼壁生長的一些特性,在擴(kuò)大到一定規(guī)模時很難再繼續(xù)放大,因而限制了該技術(shù)應(yīng)用的范圍。
細(xì)胞工廠培養(yǎng)技術(shù)在國外已有三十多年的應(yīng)用歷史,近十來年在中國開始逐漸普及。細(xì)胞工廠(Cell Factory)是一種設(shè)計精巧的細(xì)胞培養(yǎng)裝置,在有限的空間內(nèi)利用了最大限度的培養(yǎng)表面,從而節(jié)省了大量的廠房空間,無需進(jìn)行任何廠房改造即可實(shí)現(xiàn)擴(kuò)大產(chǎn)能的目的。丹麥NUNC 公司生產(chǎn)的NUNC 細(xì)胞工廠是目前應(yīng)用較多的細(xì)胞工廠系統(tǒng)??捎糜谌缫呙?、單克隆抗體或生物制藥等工業(yè)規(guī)模生產(chǎn),特別適合于貼壁細(xì)胞,也可用于懸浮培養(yǎng),在從實(shí)驗(yàn)室規(guī)模進(jìn)行放大時不會改變細(xì)胞生長的動力學(xué)條件,可提供1,2,10 和40 層的規(guī)格使放大變得簡單易行,低污染風(fēng)險,節(jié)省空間,培養(yǎng)表面經(jīng)測試保證最有利于細(xì)胞貼附和生長。*的專li設(shè)計能有效的保證操作的無菌性,最大限度降低批間差異,實(shí)現(xiàn)操作規(guī)程化。同時,與NUNC 的細(xì)胞工廠自動化操作設(shè)備結(jié)合使用,可全面實(shí)現(xiàn)細(xì)胞培養(yǎng)的自動化,從而大大地減低勞動強(qiáng)度和密集度,快速替代傳統(tǒng)的轉(zhuǎn)瓶培養(yǎng)技術(shù),實(shí)現(xiàn)大規(guī)模的細(xì)胞培養(yǎng)。但細(xì)胞工廠也有一些使用的不便之處:如消化細(xì)胞時由于無法進(jìn)行吹打或使用刮刀輔助,較難將細(xì)胞全部都消化下來。
細(xì)胞工廠培養(yǎng)技術(shù)在疫苗行業(yè)廣泛應(yīng)用,如甲肝疫苗,其利用細(xì)胞工廠進(jìn)行細(xì)胞培養(yǎng)和病毒擴(kuò)增的技術(shù)已經(jīng)非常成熟。另外在其他基于貼壁細(xì)胞培養(yǎng)的疫苗生產(chǎn),如水痘疫苗、麻風(fēng)腮疫苗、脊灰疫苗等產(chǎn)品生產(chǎn)中逐漸替代傳統(tǒng)的轉(zhuǎn)瓶工藝,并在用生物反應(yīng)器生產(chǎn)乙腦、狂犬疫苗的工藝中,細(xì)胞工廠也在其前期細(xì)胞快速大量擴(kuò)增步驟中起到了不可替代的作用。同時,細(xì)胞工廠在細(xì)胞治療、單克隆抗體制備等領(lǐng)域里,也有較好的應(yīng)用。 在國外,細(xì)胞工廠培養(yǎng)技術(shù)已經(jīng)是非常成熟和普遍的體外大量培養(yǎng)細(xì)胞的技術(shù)。如V79-4、雞胚成纖維細(xì)胞、L929、HEL299細(xì)胞培養(yǎng)、EPO表達(dá)、干細(xì)胞培養(yǎng)等。由于其便捷安全的操作方式,較少的占用空間,可控性好,細(xì)胞工廠已被越來越多的國內(nèi)生產(chǎn)及科研用戶接受,既有優(yōu)于轉(zhuǎn)瓶的優(yōu)勢,又沒有類似生物反應(yīng)器的應(yīng)用限制,細(xì)胞工廠的應(yīng)用將會越來越廣泛,并在今后幾年間迅速成為較成熟的新一代細(xì)胞培養(yǎng)技術(shù)。
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