细胞培养在分子水平和细胞水平研究

新疆农业大学

专业文献综述

题目: 细胞和分子水平上动物细胞培养的研究进展

姓名: 郑峰

学院: 食品科学与药学学院

专业: 食品科学

班级: 13级研究生

学号: 1340020279 成绩：

指导教师: 武运教授

2014年2 月20 日

细胞和分子水平上动物细胞培养的研究进展

摘要：利用动物细胞大规模培养技术可生产多种生物制品，为提高细胞活力和细胞生长密度，采用有多种添加成分的无血清培养基培养细胞，选择既有利于细胞生长又可提高培养细胞密度的微载体和条件温和、易操作、气体交换速度快的生物反应器，在线监控细胞生存环境和生理活动，减少培养过程中培养基的抑制因素，从而给细胞提供更好的生存环境;另外通过向细胞中导入抗凋亡基因，可减缓细胞凋亡的发生，提高细胞活性和蛋白产量，本文从分子水平和细胞水平两方面进行综述。

关键词：动物细胞;培养环境;DNA;微载体

Research advance in large-scale culture of animal cells at the level of Molecule and Single Cell

Abstract:Many biological products were manufactured by means of large -scale culture of animal cells. To increase cell-specific productivity and cell density, serum-free media supplemented with several nutriments were used for cell culture, and micro carriers were chosen in favor of cell growth and high cell density. Bioreactors with simple manipulation, good qualification and aeration were adopted. More suitable conditions for cell growth could be given through on-line supervising the environment for cell growth and restraint factors in cell culturing. Furthermore, the anti -apoptosis genes using recombinant DNA technology can increase cell viability and productivity. Porous micro carriers was emphasized in large -scale culture of animal cells.

Key words:animal cell; culture environment; DNA; micro carrier

组织培养技术是19世纪末由胚胎学技术衍生而来。近一个世纪以来，从能维持组织存活到生长出新细胞，从少数组织到各种组织细胞的培养，从精细的实验室培养技术到大规模的生产工艺，组织培养技术已成为生物制品生产以及基因工程等领域必不可少的工具之一。目前，动物细胞大规模培养技术水平的提高主要集中在培养规模的进一步扩大、细胞培养环境的优化、生物反应器的改良、改变细胞特性、提高产品的产出率与保证其质量上。在动物细胞大规模培养的过程中，最根本的是使细胞的培养条件达到最优化，尽可能消除或减轻环境对细胞的

影响，维持细胞高存活力和高效表达。若以生产蛋白为目的的体外细胞培养，同时还要充分考虑细胞表达产物的后续纯化。

1 基本概念[1 -2]

细胞培养是指从体内组织取出细胞模拟体内生存环境，在无菌、适当温度及酸碱度和一定营养条件下，使其生长繁殖并维持结构和功能的一种培养技术。从体内取出细胞首次培养即为原代培养(Primary Culture)，这是细胞培养的最初和必经阶段。当原代培养细胞生长到一定时期，受到群体环境限制，就需要转移到另一容器才能继续生长，称为传代或继代培养(Subculture)。根据原代培养物性状的一致性与否，传代成功后称为细胞系(Cell line)或细胞株(Cell Strain)。这些细胞一般可顺利传40~50代次，并保持染色体二倍体数量和接触抑制，传至50代左右时则出现生长停滞，大部分衰老死亡，此类为有限细胞系/株；在细胞传代的过程中，有些因发生遗传突变获得了持久性增殖能力的细胞称为无限细胞系/株。

2 体外培养动物细胞的生物学特性

动物细胞无细胞壁，机械强度低，对剪切力敏感，适应环境能力差；倍增时间长，生长缓慢，易受微生物污染；对生长环境和培养环境要求苛刻[3]。

2.1 细胞生命周期性变化[1]

体外培养的细胞从适应环境、旺盛生长到由于自身和环境限制缓慢或停滞生长经历一个周期变化。

2.1.1 潜伏期(Latent phase)

细胞从接种到适应新环境生长繁殖的一段时间，此间细胞胞质回缩，代谢缓慢。

2.1.2 指数生长期(Logarithmic growth phase)

指数生长期是细胞活力最好的时期，细胞增殖旺盛。在接种细胞数量适宜的情况下，指数生长期持续3~5 d后，随细胞数量不断增多，生长空间日趋减少，营养环境恶化，呈现接触抑制(Contact inhibition)。恶性细胞则由于营养成分的消耗和细胞代谢产物的影响而发生密度抑制(Density inhibition)。

2.1.3 稳定期(Stagnate phase)

细胞数量达到饱和密度后，细胞与营养液的交换面积减少，代谢产物积累，pH值下降，细胞停止增殖，进入停滞期。营养环境继续恶化后，细胞受损直至死亡。