3.动物细胞工程制药
第3章 动物细胞工程制药(二)
2. 主要参数癿检测和控制方法
（1）温度（电阻温度计） （2）pH（复合式参比电极） （3）溶氧（极谱式或电流式覆膜电极） 为保持所需的溶氧，目前常采用的措施（P115） （4）搅拌（电磁感应癿转速计） （5）迚出液流量（泵速癿控制） （6）其他
温度传感器
pt-100温度传感器探头
DO电极
pH电极
显 微 镜 下 的 微 载 体
• 第二代微载体——多孔微载体/多孔微球 • 材粒：蛋白类（明胶、胶原）、纤维素、高分子塑料、特 种橡胶、玻璃、陶瓷…… • 优点：极大地增大了供细胞贴附的比表面积 • 缺点：培养条件不易均一，传质和传氧条件要求更高，清 洗较困难。
•
① ② ③ ④ ⑤ ⑥ ⑦ ⑧ ⑨ ⑩
3.灌流式操作
• 灌注式操作是指细胞接种后迚行培养，一方面新 鲜培养基丌断加入反应器。一方面又将反应液连 续丌断地取出，但细胞留在反应器内，使细胞处 于一种丌断癿营养状态。 • 优点： ①细胞可处在较稳定的良好环境中，营养条件较 好，有害代谢浓度较低。 ②可极大地提高细胞密度，一般都可达107～108 个/ml，从而极大地提高了产品产量。 ③产品在罐内停留时间缩短，可及时收留在低温 下保存，有利于产品质量的提高。 ④培养基的比消耗率较低，加之产量质量的提高， 生产成本明显降低。
2.半连续式操作
• 半连续培养又称为反复分批式培养或换液培养。 • 是指在分批式操作癿基础上，每间隔一段时间，丌 全部取出反应系，而只取出部分培养物（或单纯条 件培养基，或连同细胞、载体），剩余部分重新补 充新癿营养成分，或另加新鲜载体，再继续培养， 这是反应器内培养液癿总体积保持丌变癿操作方式。 • 该法应用广泛，优点是操作简便，生产效率高，可 长时期迚行生产，重复收获产品，而且可使细胞密 度和产品产量一直保持在较高癿水平。
动物细胞工程制药
有该细胞系的历史资料 有该细胞特性的资料，要求100代以上传代稳定 无细菌、真菌、支原体和各种病毒
动物细胞产品质量要求——工程细胞
3.5.4 动物细胞产品质量要求——纯化工艺
生产厂房条件必须符合国家GMP规定 细胞培养尽量少用或不用小牛血清，要使用无热原水和无离子超净水 操作环境、柱体、洗脱液等的温度尽可能保持4度左右 所有器材、载体都需经无菌、无热源处理 应记录产品纯度、提纯倍数和回收率
3.5 动物细胞产品的纯化方法和质量要求
3.5.1 动物细胞产品纯化
工程细胞表达的产品与其它复杂成分混在一起，分离纯化难度大； 由于产品要用于人，对产品纯度要求高； 产物产量低，生物活性不稳定，增加纯化工艺的难度和复杂性； 细胞产品多样性，必须根据每一产品特点，研发专用的分离纯化技术。
3.5.2 常用纯化方法
生产用细胞库（MWCB）或称工作细胞库（WCB）
3.2 动物细胞培养的基本方法
细胞分离：离心分离和消化分离 细胞计数：自动细胞计数器计数、血球计数版计数、结晶紫染色细胞核计数法、MTT染色计数法。 细胞传代：悬浮细胞传代、贴壁细胞传代 细胞冻纯：采用液氮低温冻存法 细胞复苏：要求快融。
3.3 动物细胞大量培养的方法和操作方式
杂质检测：1）宿主细胞残余蛋白小于1/1000；2）残余DNA量小于100pg；3）血清残余小于100ppm；4）其他物质；5）细菌、病毒和支原体检测阴性；6）热源检测。 稳定性 临床前安全性和有效性评价 临床实验的安全性和有效性评价
3.6 动物细胞制药前景与展望
采用更强的启动子和增强子 更好的利用扩增系统或寻找高表达位点 采用或改造更好的宿主细胞
生物制药技术-第三章-动物细胞工程制药(6,7,8)
3,灌流式操作
O 该方式是当细胞和培养基一起加入反应器后，在细
O O
O
O
胞增长和产物形成过程中，不断地将部分条件培养 基取出，同时不断地补充新鲜培养基。它与半连续 式操作不同之处在于取出部分条件培养基时，绝大 部分细胞仍保留在反应器内，而半连续式培养则同 时也取出部分细胞。该操作方式是近代用动物细胞 培养生产各种药品中最受推崇的方式。它的优点是: ①细胞可处在较稳定的良好环境中，营养条件较好， 有害代谢废物浓度较低。 ②可极大地提高细胞密度般都可达 107~108个/ml，从 而极大地提高了产品产量。 ③产品在罐内停留时间缩短，可及时收留在低温 下 保存，有利于产品质量的提高。 ④培养基的比消耗率较低.加之产量质量的提高，生 产成本明显降低。
2.半连续式操作
O 该方式是当细胞和培养基一起加入反应器后，
在细胞增长和产物形成过程中，每间隔一段 时间，取出部分培养物，或单纯是条件培养 基，或连同细胞、载体一起，然后补充同样 数量的新鲜培养基，或另加新鲜载体继续培 养。该操作方式在动物细胞培养和药品生产 中被广泛采用，它的 优点是操作简便，生产 效率高，可长时期进行生产，重复收获产品， 而且可使细胞密度和产品产量 一直保持在较 高的水平。
O 生产疫苗中早期一般多采用转瓶大量
培养原代鸡胚或肾细胞。近代有些生 物制品的生产仍在采用这种方法，为 减少劳动强度，采用了计算机自动控 制的方法。另一种被普遍采用的贴壁 培养方法是固定床式生物反应器，但 由于该反应器中传质和传氧常会出现 梯度式不均一现象，故放大常受到限 制。 O 贴壁培养与悬浮培养的另一个不同之 处是在传代或扩太培养时常常需要用 酶将其从基质上消化下来，分离成单 个细胞后再进行培养。
3. 贴壁-悬浮培养，或称假悬浮培养
动物细胞工程在医药生产中的应用
动物细胞工程在医药生产中的应用生物技术的飞速发展，为医药生产带来了一次革命性的变革。
动物细胞工程是一种基于细胞的生物技术，通过基因重组技术，对动物细胞进行改造，使它们能够表达制造高质量蛋白的基因。
这种技术已经被广泛应用于医药生产领域，可以生产出高质量、高效、低成本、安全的生物药。
本文将对动物细胞工程在医药生产中的应用进行探讨。
1. 动物细胞工程的概念动物细胞工程是基于细胞的生物技术，主要应用于生产蛋白类药物。
它利用基因工程技术，对动物细胞进行改造，使其能够表达和分泌特定蛋白。
这样，就可以利用这些细胞生产高质量、高效、低成本的生物药。
2. 动物细胞工程的优势与传统化学合成制药方法相比，动物细胞工程具有以下优势：（1）生产高质量、高效的药物动物细胞工程可以确保药物的高质量和高效性。
相比之下，传统的制药方法往往会伴随着药物品质不稳定、副作用大等问题。
（2）低制药成本动物细胞工程可以大量生产药物，成本低，能够产生更好的经济效益。
（3）适应性广泛动物细胞工程适应性广泛，能够生产多种类型的生物药，包括重组人类蛋白、单克隆抗体、疫苗等。
（4）安全性高动物细胞工程生产的生物药一般都是高度纯化的，病原微生物污染的风险小。
3. （1）生产重组人类蛋白动物细胞工程已经成功地用于生产一些重要的重组人类蛋白，例如：人类干扰素、人类EPO、人类生长激素等。
这些蛋白已被证明在治疗人类健康问题方面具有重要作用。
（2）生产单克隆抗体单克隆抗体已经用于治疗多种疾病，如肿瘤、关节炎、多发性硬化等。
通过基因工程技术，可以大量生产单克隆抗体。
动物细胞工程生产的单克隆抗体具有更好的能够生产的稳定性和效能，自然更加被人们所接受。
（3）疫苗动物细胞工程还用于生产各种类型的疫苗，包括病毒疫苗、癌症疫苗和细菌疫苗。
这些疫苗大部分都是通过基因工程技术生产，对提高药品效力和安全性有重要作用。
4. 动物细胞工程的局限性虽然动物细胞工程在医药生产中具有诸多优势，但仍然存在一些局限性，例如：（1）系统复杂、技术门槛高动物细胞工程涉及到的技术非常复杂，需要多种技术的综合应用。
动物细胞工程制药
动物细胞工程制药导语动物细胞工程制药是一种利用动物细胞进行生物制药的技术。
该技术已经取得了显著的进展，并在医药领域发挥着重要作用。
本文将介绍动物细胞工程制药的原理、应用和前景。
一、动物细胞工程制药的原理动物细胞工程制药是利用动物细胞系统表达和生产药物的一种技术。
其主要原理包括以下几个步骤：1.动物细胞培养：首先需要选择合适的动物细胞系，并进行培养。
常见的动物细胞系包括CHO细胞、HEK293细胞等。
细胞培养的条件包括培养基、培养温度、培养时间等。
2.基因克隆和转染：将药物的基因通过基因克隆技术导入到动物细胞中，使其具有产生目标药物的能力。
转染的方式包括质粒转染、病毒转染等。
3.细胞培养和增殖：转染后的细胞需要在培养条件下进行生长和增殖。
通常会添加适当的生长因子和培养基来促进细胞的生长。
4.产物分离和提纯：最后，通过适当的方法分离和提纯目标药物，可以使用离心、超滤、层析等技术进行分离纯化。
二、动物细胞工程制药的应用动物细胞工程制药已经广泛应用于医药领域，为药物的研发和生产提供了重要的技术支持。
其主要应用包括以下几个方面：1.蛋白质药物生产：利用动物细胞工程制药技术可以生产多种重要的蛋白质药物，如抗体、细胞因子等。
这些蛋白质药物在治疗癌症、免疫性疾病等方面具有重要作用。
2.疫苗生产：动物细胞工程制药技术也可以用于疫苗的生产。
通过导入相应的病原体基因到动物细胞中，使其产生病原体相关的抗原，从而制备疫苗。
3.基因治疗：动物细胞工程制药技术还可以用于基因治疗。
通过将目标基因导入到患者的细胞中，实现对基因相关疾病的治疗。
4.抗病毒药物：某些动物细胞工程技术还可以用于抗病毒药物的生产。
通过将抗病毒基因导入到动物细胞中，使其产生抗病毒蛋白，从而对抗病毒感染。
三、动物细胞工程制药的前景随着基因工程和生物技术的不断发展，动物细胞工程制药在未来的前景十分广阔。
以下是动物细胞工程制药的一些未来发展趋势：1.技术的进一步成熟：随着技术的不断发展，动物细胞工程制药技术将变得更加成熟，能够更准确、高效地生产药物。
第3章 动物细胞工程制药
防止HIV传播，但至今未进入临床研究，原因也是生产 量不够 。
➢ 还有很多药物不仅发展中国家用不上，即便是发达国家
也难以使用，估计有80%的血友病患者无药可用，主要 是生产能力不足。
➢ 生产能力不足也导致其价格不菲。
6 我国动物细胞工程制药的目标
单克隆抗 体技术
诊断流感病毒类 型和狂犬病治疗
抗体与药物结合，能定位杀 灭肿瘤细胞，避免和减少对 正常细胞的伤害，大大减少 抗癌药物的不良反应。
生物导弹
通过大量的细胞培 养获得细胞产品
鹿茸细胞
动物细 胞培养
病毒抗原的制备和疫 苗的生产
带状疱疹 水痘 传染 性肝炎疫苗
➢ 目前全世界生物技术药物中使用动物细胞工程
依赖性、接触抑制性及功能全能性： ⑤ 培养过程产物分布于细胞内外，反应过程成本较高，但产品价格昂贵； ⑥ 大规模培养时，不可照用微生物反应的经验；
⑦ 原代培养细胞一般繁殖50代即退化死亡。
动物细胞培养的应用
疫苗 人 动物
单克隆抗体 免疫调节剂 酶 激素
动物细胞培养的产物 小儿麻痹症疫苗、狂犬疫苗、风疹疫苗、脑炎疫 苗、疱疹疫苗等
细胞 COS CHO BHK MDCK MRC-5 Namalwa Vero WI-38
来源 非洲绿猴肾细胞 中国仓鼠卵巢细胞 仓鼠肾细胞 狗肾细胞 人胚肺组织细胞 淋巴母细胞样细胞 猴肾脏成纤维细胞 胚肺组织细胞
用途 小规模量单抗 表达重组蛋白 生产畜用疫苗 生产畜用疫苗 产生人用疫苗 生产a-干扰素 生产人用制品 生产人用疫苗
2．纯化蛋白 利用单抗对抗原（目的蛋白）的特异性结合性质，制备蛋白纯化柱。
3．医学诊断 用于疾病的诊断，包括癌症、肝炎病毒、SARS病毒、细菌及血吸虫 等数百种疾病的诊断；
生物技术制药课后习题答案
第一章绪论1生物技术是以生命科学为基础，利用生物体（或生物组织、细胞及其组分）的特性和功能，设计构建有预期性状的新物种或新品系，并与工程相结合，进行加工生产，为社会提供商品和服务的一个综合性的技术体系。
2生物技术的主要内容：P1基因工程、细胞工程、酶工程、发酵工程蛋白质工程：运用基因工程全套技术改变蛋白质结构的技术。
染色体工程：探索基因在染色体上的定位，异源基因导入、染色体结构改变。
生化工程：生物反应器及产品的分离、提纯技术。
3生物技术制药采用现代生物技术人为创造条件，借助微生物、植物或动物来生产所需的医药品过程被称为4生物技术药物采用DNA重组技术或其它生物新技术研制的蛋白质或核酸类药物才能被称为5生物药物生物技术药物与天然生化药物、微生物药物、海洋药物和生物制品一起归类为PPT复习题第二章基因工程制药1、简述基因工程制药的基本程序。
P162、说明基因工程技术用于制药的三个重要意义。
P15第一段第一行3、采用哪两种方法来确定目的cDNA克隆？P18（7目的基因cDNA的分离和鉴定）①核酸探针杂交法用层析法或高分辨率电泳技术(蛋白质双向电泳技术或质谱技术)分离出确定为药物的蛋白质，氨基酸测序，按照密码子对应原则合成出单链寡聚核苷酸，用做探针，与cDNA文库中的每一个克隆杂交。
这个方法的关键是分离目的蛋白，②免疫反应鉴定法（酶联免疫吸附检测）4、说明用大肠杆菌做宿主生产基因工程药物必须克服的6个困难。
①原核基因表达产物多为胞内产物，必须破胞分离，受胞内其它蛋白的干扰，纯化困难；②原核基因表达产物在细胞内多为不溶性(包含体, inclusion body)，必须经过变性、复性处理以恢复药物蛋白的生物学活性，工艺复杂；③没有翻译后的加工机制，如糖基化，应用上受到限制；④产物的第一个氨基酸必然是甲酰甲硫氨酸，因无加工机制，常造成N-Met冗余，做为药物，容易引起免疫反应；⑤细菌的内毒素不容易清除；⑥细菌的蛋白酶常常把外源基因的表达产物消化；5、用蓝藻做宿主生产基因工程药物有什么优越性？蓝藻：很有前途的药物基因的宿主细胞①有内源质粒，美国Wolk实验室已构建1200种人工质粒，可用做基因载体。
生物化学动物细胞工程制药(ppt)
病毒40)转化非洲绿猴肾细胞CV-1，获得3个细胞系： COS-1、 COS-3 、 COS-7。
❖ COS细胞组成性表达SV40大T抗原，带有SV40 ori复制子 的质粒以附加体的形式高拷贝扩增（105 拷贝）
形态常为球形，可悬浮培养。
3、兼性贴壁细胞
不严格的依赖支持物 某些情况下可在培养基中良好悬浮生长。
二、动物细胞的生理特征 动物细胞培养的一些基本概念： 动物细胞体外培养可分为原代培养和传代培养（继代 培养）。
原代培养是指从机体取出组织或细胞进行初次培养的 过程。传代培养是指从原代培养的细胞继续转接培养。
细胞自发融合的频率很低，需要采用人工的 方式进行细胞融合，方法有3种：生物方法（病 毒）、化学方法（PEG）、物理方法（电融合）
目前，常用的为PEG和电融合。
（1）病毒诱导融合 可促进细胞融合的病毒有：疱症病毒、天花
病毒、副流感病毒、副黏液病毒等。 仙台病毒为副黏液病毒的一种，对人危害小
而且有效，使用最广。 起融合作用的为病毒被膜上
一、动物细胞的形态
离体培养的动物细胞主要为哺乳动物细胞。 根据是否需要帖附于支持物上生长的性质，可将动物细 胞分为贴壁依赖型和悬浮型两类。
1、贴壁依赖型 绝大多数细胞在培养时必须贴附在某一固相表面才能生存
和生长。
按培养细胞的贴壁的形态主要分为4类。
（1）成纤维细胞型
❖ 大量扩增质粒及高表达mRNA、蛋白质，易回收和分析
❖ 易培养、易转染。
CHO-K1细胞：
1957年，Puck等从中国仓鼠卵巢分离，上皮样细胞。
CHO-dhfr- 为二氢叶酸还原酶突变型(培养时需加入次 黄嘌呤、胸苷)，用于工程细胞构建。
生物技术制药复习知识点
生物技术制药复习知识点第一章绪论1.生物制药的研究内容包括基因工程制药, 细胞工程制药, 酶工程制药和发酵工程制药。
2.生物技术制药, 是采用现代生物技术人为地创造一些条件, 借助某些微生物、植物或动物来生产所需的医药品。
3.生物技术药物, 是采用DNA 重组技术、单克隆抗体技术或其它生物新技术研制的蛋白质、治疗性抗体或核酸类药物。
4.生物药物, 指包括生物制品在内的生物体的初级和次级代谢产物或生物体的某一组成部分, 甚至整个生物体用作诊断和治疗的医药品。
5.现代生物药物四种类型: ①应用DNA重组技术制造的基因重组多肽、蛋白质类治疗剂。
②基因药物, 如基因治疗剂、基因疫苗、反义药物和核酶等。
③来自动植物和微生物的天然生物药物。
④合成与部分合成的生物药物。
6.生物药物按功能用途分为三类: 治疗药物, 预防药物和诊断药物。
7.生物技术药物的特性：分子结构复杂, 具种属特异性, 治疗针对性强、疗效高, 稳定性差, 基因稳定性, 免疫原性、重复给药会产生抗体, 体内半衰期短, 受体效应, 多效性和网络效应, 质量控制的特殊性, 生产系统的复杂性。
8.生物技术制药特征：高技术, 高投入, 长周期, 高风险, 高收益。
9.基因诊断: 指采用分子生物学的方法在DNA水平或RNA水平对基因的结构和功能进行分析从而对特定的疾病进行诊断。
第二章基因工程制药1.利用基因工程技术生产药品的优点: （1）可以大量生产过去难以获得的生理活性蛋白和多肽（如胰岛素、干扰素、细胞因子等）, 为临床使用提供有效的保障；（2）可以提供足够数量的生理活性物质, 以便对其生理、生化和结构进行深入的研究, 从而扩大这些物质的应用范围；（3）利用基因工程技术可以发现、挖掘更多的内源性生理活性物质；（4）内源性生理活性物质在作为药物使用时存在的不足之处, 可通过基因工程和蛋白质工程进行改造和去除；（5）利用基因工程技术可获得新型化合物, 扩大药物筛选来源。
生物技术制药复习知识点
生物技术制药复习知识点第一章绪论1.生物制药的研究内容包括基因工程制药，细胞工程制药，酶工程制药和发酵工程制药。
2.生物技术制药，是采用现代生物技术人为地创造一些条件，借助某些微生物、植物或动物来生产所需的医药品。
3.生物技术药物，是采用DNA 重组技术、单克隆抗体技术或其它生物新技术研制的蛋白质、治疗性抗体或核酸类药物。
4.生物药物，指包括生物制品在内的生物体的初级和次级代谢产物或生物体的某一组成部分，甚至整个生物体用作诊断和治疗的医药品。
5.现代生物药物四种类型：①应用DNA重组技术制造的基因重组多肽、蛋白质类治疗剂。
②基因药物，如基因治疗剂、基因疫苗、反义药物和核酶等。
③来自动植物和微生物的天然生物药物。
④合成与部分合成的生物药物。
6.生物药物按功能用途分为三类：治疗药物，预防药物和诊断药物。
7.生物技术药物的特性：分子结构复杂，具种属特异性，治疗针对性强、疗效高，稳定性差，基因稳定性，免疫原性、重复给药会产生抗体，体内半衰期短，受体效应，多效性和网络效应，质量控制的特殊性，生产系统的复杂性。
8.生物技术制药特征：高技术，高投入，长周期，高风险，高收益。
9.基因诊断：指采用分子生物学的方法在DNA水平或RNA水平对基因的结构和功能进行分析从而对特定的疾病进行诊断。
第二章基因工程制药1.利用基因工程技术生产药品的优点：（1）可以大量生产过去难以获得的生理活性蛋白和多肽（如胰岛素、干扰素、细胞因子等），为临床使用提供有效的保障；（2）可以提供足够数量的生理活性物质，以便对其生理、生化和结构进行深入的研究，从而扩大这些物质的应用范围；（3）利用基因工程技术可以发现、挖掘更多的内源性生理活性物质；（4）内源性生理活性物质在作为药物使用时存在的不足之处，可通过基因工程和蛋白质工程进行改造和去除；（5）利用基因工程技术可获得新型化合物，扩大药物筛选来源。
2.基因工程技术就是将目的基因插入载体，拼接后转入新的宿主细胞，构建工程菌（或细胞），实现遗传物质的重新组合，并使目的基因在工程菌内进行复制和表达的技术。
第三章动物细胞工程制药
•2 细胞工程的研究范畴
•动物细胞与组织培养 •植物细胞与组织培养 •细胞融合 •细胞核移植 •染色体工程 •胚胎工程 •干细胞与组织工程 •转基因生物与生物反应器
•4
名词解释 细胞工程
思考题
填空
——是一切动、植物生命体的基本组成单位 。
•5
第二节 动物细胞的形态和生理特
征
一、动物细胞的形态
•22
一、动物细胞的培养条件
1.器材的清洗和消毒
（1）器材的清洗（了解）
玻璃器皿的清洗
浸泡
刷洗
浸酸
冲洗
•23
•常用培养器皿及清洗 • 橡胶制品清洗 • 新的橡胶制品洗涤方法：0.5mol/L NaOH 煮沸 15 分钟，流 水冲洗，0.5mol/L HCl 煮沸 15 分钟，流水冲洗，自来水煮沸 2 次，蒸馏水煮沸 20 分钟，50℃ 烤干备用。 •塑料制品的清洗 •塑料制品特点：质软、易出现划痕；耐腐蚀能力强、但不耐热。 清洗程序：使用器皿后立即用清水清洗，浸于自来水中过夜，用
优点：操作简单，无化学毒性，融合同步，融合率 高，可在显微镜下观察全过程。
决定因素：电场强度、脉冲宽度、温度、缓冲液的 性质（PH、I和渗透压）
5.重组工程细胞系 可采用基因工程的手段构建各种工程细胞。
•17
四、细胞库的建立
生产用的工程细胞必须建立两个细胞库： ⒈原始细胞库（master cell bank,MCB) ⒉生产用细胞库(manufacturer working cell bank,MWCB)
特点：①细胞分裂不受细胞密度影响，无接触抑
制现象，性状不规则
②具有无限生命力，倍增时间短
③对培养条件、生长因子要求低
生物技术制药_03-动物细胞工程制药-9.25
动物细胞工程制药
动物细胞培养技术
动物细胞培养基和添加剂 —— 血清
血清的成分：没有完全明确
蛋白质：白蛋白、球蛋白、转运铁蛋白等
激素：主要是细胞因子类，如生长因子等
代谢物、营养物、无机盐 抑制物
血清营养丰富，极易染菌、染毒 血清批次之间性质有差别，质量不稳定 成本高昂，且对产物分离有一定影响
操作过程（贴壁细胞）： 1.弃使用过的细胞培养基
（二）细胞的传代(subculture)：从原培养容器中分离细胞
2.清洗：使用PBS平衡盐溶液清洗细胞。
3.消化：加入消化液(trypsin)到长着细胞的一面。 孵育 在5-15分钟，仔细监测细胞分离过程，避免细胞受损伤。
4.吹打：当细胞变圆、离开培养皿底部时， 加入培养基， 通过移液管在细胞表面反复吹打分散细胞。计数并再次 培养细胞。
保持一定的营养，细胞仍可存活一段时间，但细胞密 度不再增加。 一旦细胞转化为异倍体后，该现象消失，细胞可多层 生长，细胞密度可大大增加。
动物细胞工程制药
接触抑制
动物细胞工程制药
动物细胞培养所需仪器设备
动物细胞培养器具
动物细胞工程制药
动物细胞培养所需仪器设备
实验室要求
（A）和缓冲间相连，缓冲间内备消毒服装和鞋，口罩等， 入内换上。 （B）室内空气不流通，有适当的光线，清洁，干燥。 （C）侧部可设传递窗，用于物品传递。 （D）有消毒用紫外线灯
动物细胞工程制药
细胞系的选择
几个概念
细胞系（cell line）
由原代培养经传代培养纯化，获得的能在体外生存的细胞群体
细胞工程制药[优质内容]
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精制课件
16
（4）倒置显微镜
精制课件
17
（5）纯化水装置
精制课件
18
动物细胞的培养基
动物细胞的培养基组成----氨基酸、葡萄糖、蛋白质、核酸类 物质、维生素、辅酶、激素、生长因子、微量元素、缓冲系统。
1、培养细胞的生存环境和培养液要求 2、天然培养基 3、合成培养基 4、无血清培养基
合成培养基--是根据细胞生存所需物质的种类和数量，用人工方法模拟合成 的。如TC199、MEM、RPMI-1640、 DMEM等。
优点--标准化生产，组分和含量相对固定，成本低。
缺点--缺少某些成分，不能完全满足体外细胞生长需要。目前常用合成培养 基＋血清来培养细胞
合成培养基的类型： （A）Eagle培养基（内含13种氨基酸、9种维生素、多种无机盐） （B）Ham氏F10培养基（内含20种氨基酸、多种维生素、10种无机盐） （C）199培养基 （D）Waymouth氏MB752/1培养基 （E）NCTC109培养基
精制课件
2
微生物、动物、植物细胞培养特性
细胞种类
细胞大小（um）
微生物细胞
1~10
植物细胞
20~300
动物细胞
10~100
倍增时间（h）
0.3~5
大于12
大于15
营养要求
简单
复杂
复杂
对剪切力
不敏感
敏感
敏感
光照要求
不要求
要求
不要求
主要产物
氨基酸、抗生素、 色素、次生代 疫苗、抗体、多
核苷酸、有机酸 谢产物
精制课件
12
动物细胞培养所需 仪器设备
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动物细胞培养从50年代起步，已成为普遍技术
新的核酸技术，免疫，电泳等技术使细胞培养技 术从细胞水平进入分子水平 1986年，传代细胞Namalwa（Burkitt‘s 淋巴瘤细胞） 生产的干扰素批准临床 猴肾细胞Vero生产疫苗 1987年，杂交瘤细胞生产抗体
筛选
外源基因导入效率很低，必须从大量的细胞中
进行筛选
利用选择标记，采取相应的筛选系统：
Neor: G418 tk+：胸腺嘧啶激酶 hgprt+：次黄嘌呤
营养缺陷型受体细胞
第四节、制药工业中常用的动物细胞
FDA规定：除原代细胞外，其他细胞株或细胞系一 旦建成后必须进细胞库保存
产物浓度（%） 低
低
高
素、有机化合物
疫苗、激素、抗体 酶、生物碱、天然色 发酵食品、抗生 、生长因子、免疫 素、有机化合物等
调节剂等
、酶
细胞培养基本技术
1.原代培养
（1）组织块培养法
（2）单层细胞培养法
加培养液 动物胚胎或幼龄动物 胰蛋白酶 单个细胞 细胞 的组织、器官 制成 悬浮 剪碎 液 细胞系 细胞株
（1）杂种细胞的构建：通过细胞融合技术构建的
动物细胞融合：合并为双核和多核细胞的过程
不同基因型的细胞融合为异核体(heterokaryon) 核体经有丝分裂和染色体重排，可形成具有新
的遗传性状的单核杂种细胞，合核体 (synkaryon)
(1)细胞融合（cell fusion）：
筛选方法：
（1）营养缺陷型细胞系或抗性细胞系作为融合
的亲本细胞，选择培养基来筛选
（2）利用或人为制造两个亲本细胞的物理差异，
如大小，密度等进行筛选
（3）利用或人为制造杂种细胞与未融合细胞生
化或分生能力的差异，进行筛选
2.重组细胞的构建（基因工程细胞系）
在生产中采用更多的、更有前景的是融合细胞，
无致瘤性 一般从胚胎中获得，有限传代
WI-38, MRC-5, 2BS等。
WI-38是第一个生产脊髓灰质炎灭活疫苗的二倍体
细胞系
传代细胞在生物学特性上与肿瘤细胞有许多相似之
处, 有时是从肿瘤细胞衍生而来, 由于缺乏有效的 科学手段来排除其潜在的致瘤性, 因而数十年间未 允许传代细胞用于生产。70年代以后，大量研究工 作证实了二倍体细胞的安全性
正常情况下，因有完整的细胞膜，两个接触的细 胞不发生融合
诱导物可导致细胞融合：
仙台病毒 聚乙二醇 物理方法：电击法，激光法
仙台病毒融合法
仙台病毒属于副黏病毒科，副流感病毒I型，RNA
病毒
病毒表面有神经氨酸酶，降解细胞膜上的糖蛋白， 使细胞粘在病毒周围，细胞互相渗透，融合 目前很少使用
（2）基因载体的导入和 高效表达工程细胞株的筛选
DNA-磷酸钙沉淀法
溶解的DNA加Na2HPO4和CaCl2 形成磷酸钙沉淀，
DNA被包在磷酸钙沉淀中，形成DNA—磷酸钙共沉
淀物，当和细胞表面接触时，则通过细胞吞噬作 用而将DNA导入。
Na2HPO4溶液+溶解的DNA
逐 渐 加 入
CaCl2 溶液
（三）动物细胞的培养特征
1.比微生物细胞大，无细胞壁，抗机械强度低，
对剪切力敏感，适应环境能力差。
2.倍增时间长，生长缓慢，易污染，培养时添
加抗生素
3.培养基要求高，易污染。 4.培养过程中细胞相互粘连以集群形式存在。
5.产物分泌性
6.蛋白后修饰
动植物细胞培养与微生物培养性能的相比
Namalwa、CHO、BHK-21、Vero细胞。
（二）基因工程细胞系的构建
在生产中采用更多的、更有前景的是融合细胞，和
采用基因工程手段构建的各种工程细胞
基因工程细胞系：用基因工程技术或细胞融合技术
对宿主细胞的遗传物质进行修饰改造或重组，获得 具有稳定遗传的独特性状的细胞系
分杂种细胞(hybrid cell)和重组细胞 (reconstituted cell)
（1） 表达载体的构建
外源基因在动物细胞中高效表达，首先要将其
构建在高效表达载体内，表达载体两类：
a.病毒载体，牛痘病毒、腺病毒、反转录病毒
和杆状病毒
b.质粒载体——穿梭质粒载体
a.病毒载体
牛痘病毒载体：大容量，广泛地用来构建多价疫
苗(重组牛痘多价活疫苗)。表达外源性病毒抗原基因，
如：HAV、HBV、麻疹病毒、I型和II型HSV、EBV，狂 犬病毒等抗原基因，经基因重组后而制成的牛痘苗病毒
项目 哺乳动物细胞 植物细胞 微生物细胞
大小[μ m]
悬浮生长 营养要求 倍增时间[h] 细胞分化 环境的敏感性 产物存在 产物种类
10～100
很复杂 15～100 有 非常敏感 胞内或胞外
10～100
复杂 15～100 有限分化 敏感 胞内
1～10
简单 0.5～5 无 一般 胞内或胞外
可以，多采用贴壁 可以，但细胞易聚集 可以
操作简便、无化学毒性、细胞损伤小、融合同步、 融合率高
可比PEG高10-20倍 可在显微镜下直接观察融合过程 用于小鼠骨髓瘤细胞的融合，构建大量生产人源 单克隆抗体的淋巴杂交瘤细胞株 还可用于真核细胞与原核细胞、动物细胞与植物 细胞的融合
（2）杂种细胞筛选
细胞融合后，除目的杂种细胞外，还有同合体细 胞和未融合的亲本细胞
工程细胞必须建立
原始细胞库(master cell bank, MCB) ：单一来源的 均质细胞
最基本的有细胞融合技术、转基因动物技术和细 胞大规模培养技术三项技术
（二）动物细胞的分类
1. 贴壁依赖性细胞:包括成纤维细胞型，上皮细胞
型。生长于支持物表面。
成纤维细胞型
上皮细胞型
2. 非贴壁依赖性
• •
也称悬浮细胞
这类细胞培养时不贴附于 支持物上，可在培养液中 悬浮生长。来源于血液、 淋巴组织，许多肿瘤细胞 等均属于此类。细胞一般 呈圆形。
部分细胞“癌 变”，无限传代
细胞 动物细胞培养不能 最终培养成动物体 50代细胞
原 代 培 养 剥离、分瓶 传代培养
细 胞 贴 壁 10代 细胞
2.传代培养 3.克隆培养 饲养细胞
细胞的冻存与复苏
在－70℃以下时，细胞内的酶活性均己停止， 即代谢处于完全停止状态，故可以长期保存。 低温保存的关键：在于通过0~-20℃阶段的处 理过程。 在此温度范围内，水晶呈针状，极易招致 细胞的严重损伤。
动物细胞培养的产物 疫苗 人 小儿麻痹症疫苗、狂犬疫苗、风疹疫苗、脑炎疫 苗、疱疹疫苗等
动物
牛病毒性腹泻疫苗、牛痢疾疫苗、犬传染性肝炎 疫苗、鸡痘病疫苗、猪霍乱疫苗、牛疫狂犬疫苗、 IgG、IgM、IgA等 β -细胞生长因子、INT、白细胞活化因子、血清 胸腺因子、IL、胸腺素、巨噬细胞毒力因子等
人为转化：采用某些病毒SV40或某些化学试剂
从动物肿瘤组织中建立的细胞系
转化细胞为永生化细胞，无限细胞系，连续细胞 系
转化细胞具有无限生命力，倍增时间短，对培养 条件和生长因子等要求低，更适于大规模工业化 生产 在生物制药中，可通过改造宿主细胞特性，如延 长细胞周期, 提高工程细胞原始表达水平等来提高 药物的产量。
聚乙二醇融合法
PEG结构式：HOH2C(CH2OCH2)nCH2OH
分子量200-6，000
常用分子量1000，浓度50%，pH8.0-8.2
原理： 50%的PEG，与临近膜的水相结合，导致双
脂层的不稳定，使膜发生融合 主要用于生产单克隆抗体的杂交瘤细胞的制备
电融合法
细胞在短时间的强电场作用下，膜发生可逆性的 电击穿，使相邻细胞的膜发生继发性融合
1988年后，传代细胞生产基因工程产品t-PA、EPO、 VIII
二、动物细胞工程制药的基本概念
（一）动物细胞工程制药
目前全世界生物技术药物中使用动物细胞工程生
产的已超过80% ，例如蛋白质、单克隆抗体、疫 苗等
动物细胞工程制药包括：
培养细胞获得多肽和蛋白药物 转基因动物生产疫苗，多肽和蛋白药物
适合药物检测
2.传代细胞系(passage cell)
原代细胞经过传代、筛选、克隆，从多种细胞成
分的组织中挑选并纯化出某种具有一定特征的细 胞株(continuous cell lines, CCL)。
染色体组型是2n的核型,二倍体细胞系 具有贴壁依赖和接触抑制的特性
有限的增殖能力，50代
冻存和复苏的原则：慢冻快融
当细胞冷到零度以下：形成冰晶。 如果缓慢冷冻，逐步脱水，不致产生大的冰晶 复苏过程应快融，目的是防止小冰晶形成大冰晶，即 冰晶的重结晶。 常用的低温保护剂是DMSO，提高胞膜对水的通透性， 降低冰点，减少胞内冰晶，
第二节 生产用动物细胞
一、生产用动物细胞的获得 （一）非基因工程细胞的获得
第三章 动物细胞工程制药
微生物与生化制药实验室 张革
第一节 概述
一、动物细胞工程的发展简史
1907年，Harrison首先培养了神经管 区细胞，并观察到从中长出的轴突细 胞(神经纤维)，他的工作被认为是动 物细胞培养开始的标志。