第三章动物细胞制药part2共40页文档
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生物化学3动物细胞工程制药
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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(jìxù)转接培养。
原代培养细胞一经传代后便称为细胞系。
通过选择或克隆形成法从原代培养细胞或细胞系中获得 的具有特异性质或标记的细胞，称为细胞株。
用于细胞融合的PEG分子量一般为1000~6000，浓度为30~50%。
融合效率(xiào lǜ)最高可达10% 。
3、电融合
细胞在强电场脉冲的作用下，细胞膜上会短暂出现小孔，如果两个 细胞贴近，电脉冲时紧贴的质膜会瞬时破裂而导致膜的融合，从而形成 杂合细胞。
优点：融合率很高、对细胞毒性低、适合各种细胞、可用于细胞数 量很少的融合过程。
期：
1、游离(yóulí)期
又称悬浮期，细胞接种后在培养液为悬浮状态，细胞为球形。
10min～4h。
2、贴壁期
细胞附着在固体表面，在培养开始后10min～4h 贴壁。 细胞贴壁需要特殊的表面或其他物质，如胶原、玻璃、塑料等。 血清中含有促进细胞贴壁的球蛋白、胶原、纤黏素等糖蛋白（促 贴壁因子），这些蛋白带正电荷，先吸附于固体表面，细胞再吸附 在这些促贴壁因子表面。
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二、动物细胞的生理特征
4. 对周围环境十分敏感(mǐngǎn) 5. 对培养基要求高
氨基酸、维生素、无机盐、细胞生长因子、贴壁因子、血 清等。 6. 对蛋白合成途径和修饰与细菌不同（糖基化）
目前，动物细胞和细菌生产的产品，产值约各占一半。
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3.2 生产 用动物细胞的要求和 (shēngchǎn) 获得
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(jìxù)转接培养。
原代培养细胞一经传代后便称为细胞系。
通过选择或克隆形成法从原代培养细胞或细胞系中获得 的具有特异性质或标记的细胞，称为细胞株。
用于细胞融合的PEG分子量一般为1000~6000，浓度为30~50%。
融合效率(xiào lǜ)最高可达10% 。
3、电融合
细胞在强电场脉冲的作用下，细胞膜上会短暂出现小孔，如果两个 细胞贴近，电脉冲时紧贴的质膜会瞬时破裂而导致膜的融合，从而形成 杂合细胞。
优点：融合率很高、对细胞毒性低、适合各种细胞、可用于细胞数 量很少的融合过程。
期：
1、游离(yóulí)期
又称悬浮期，细胞接种后在培养液为悬浮状态，细胞为球形。
10min～4h。
2、贴壁期
细胞附着在固体表面，在培养开始后10min～4h 贴壁。 细胞贴壁需要特殊的表面或其他物质，如胶原、玻璃、塑料等。 血清中含有促进细胞贴壁的球蛋白、胶原、纤黏素等糖蛋白（促 贴壁因子），这些蛋白带正电荷，先吸附于固体表面，细胞再吸附 在这些促贴壁因子表面。
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二、动物细胞的生理特征
4. 对周围环境十分敏感(mǐngǎn) 5. 对培养基要求高
氨基酸、维生素、无机盐、细胞生长因子、贴壁因子、血 清等。 6. 对蛋白合成途径和修饰与细菌不同（糖基化）
目前，动物细胞和细菌生产的产品，产值约各占一半。
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3.2 生产 用动物细胞的要求和 (shēngchǎn) 获得
《动物细胞制药》课件
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THE FIRST LESSON OF THE SCHOOL YEAR
《动物细胞制药》 ppt课件
THE FIRST LESSON OF THE SCHOOL YEAR
目CONTENTS
• 动物细胞制药概述 • 动物细胞制药技术 • 动物细胞制药的挑战与解决方案 • 动物细胞制药的未来展望 • 案例研究：成功利用动物细胞制药
的实例
01
动物细胞制药概述
动物细胞制药的定义与特点
伦理问题总结
动物细胞制药涉及到伦理方面的考量，如尊重动物生命、避免不必要的伤害和 痛苦等。
解决方案
制定严格的伦理规范和审查机制，确保动物细胞制药的研究和开发符合道德标 准，同时鼓励寻找替代方法或减少动物使用。
动物细胞制药的安全性问题
安全问题总结
动物细胞制药的安全性是首要考虑的因素，包括药物的疗效、副作用以及潜在的 长期影响等。
动物细胞药物生产技术
01
动物细胞药物生产技术是指利用动物细胞大规模培养技术生产 药物的过程。
02
生产过程包括细胞培养、药物合成、产物分离纯化等环节。
在动物细胞药物生产中，需要选择适合的药物生产细胞系，优
03
化培养条件和药物合成途径，以提高药物的产量和质量。
01
动物细胞制药的挑 战与解决方案
动物细胞制药的伦理问题
动物细胞制药的法规与监管问题
法规与监管问题总结
动物细胞制药涉及复杂的法规和监管要求，需要遵守相关法律法规，确保药物研发和生产的合规性。
解决方案
加强与监管机构的沟通和合作，了解并遵守相关法规和指导原则，同时推动法规和监管体系的完善和 创新。
01
动物细胞制药的未 来展望
《动物细胞制药》课件
1 挑战
动物细胞培养的成本较高，细胞污染和变异性是制约其应用的主要问题。
2 机遇
随着技术的进步，细胞培养和基因工程的发展给动物细胞制药带来了创新机遇。
动物细胞制药的未来发展趋势
个性化药物
动物细胞制药将越来越多地 用于个体化治疗，根据患者 的基因组信息生产定制药物。
细胞工程技术
细胞工程技术的发展将为动 物细胞制药提供更多的途径 和方法，不断拓展其应用领 域。
纳米技术
纳米技术的应用将改变药物 的传输和释放方式，提高药 物的疗效和安全性。
动物细胞制药的潜在风险和监管措施
1
风险
动物细胞制药可能存在风险，如免疫
监管措施
2
原性、感染风险等，需加强监测和安 全评估。
相关监管机构应加强动物细胞制药的
监管，确保其质量和安全性。
3
关键因素
成功的动物细胞培养需要控制细胞密度、培养基组分、培养温度、培养pH值等 多个关键因素。
动物细胞制药的应用领域
生物药物
动物细胞制药在生物药物生产中起着重要作用，包括抗体、疫苗、生长因子等。
诊断试剂
动物细胞制药广泛应用于制备各种诊断试剂，如血清学试剂、酶联免疫吸附试剂等。
基因工程产品
动物细胞制药在基因工程产品的生产中具有重要意义，如重组蛋白、基因治疗等。
பைடு நூலகம்
常见的动物细胞制药产品
单克隆抗体
单克隆抗体是一类重要的生物 药物，常用于治疗癌症、自身 免疫性疾病等。
重组蛋白
重组蛋白是通过基因工程技术 制备的蛋白质，用于治疗多种 疾病，如糖尿病、血友病等。
疫苗
疫苗是预防传染病的重要手段， 动物细胞制药可用于生产多种 疫苗，如流感疫苗、乙肝疫苗 等。
动物细胞培养的成本较高，细胞污染和变异性是制约其应用的主要问题。
2 机遇
随着技术的进步，细胞培养和基因工程的发展给动物细胞制药带来了创新机遇。
动物细胞制药的未来发展趋势
个性化药物
动物细胞制药将越来越多地 用于个体化治疗，根据患者 的基因组信息生产定制药物。
细胞工程技术
细胞工程技术的发展将为动 物细胞制药提供更多的途径 和方法，不断拓展其应用领 域。
纳米技术
纳米技术的应用将改变药物 的传输和释放方式，提高药 物的疗效和安全性。
动物细胞制药的潜在风险和监管措施
1
风险
动物细胞制药可能存在风险，如免疫
监管措施
2
原性、感染风险等，需加强监测和安 全评估。
相关监管机构应加强动物细胞制药的
监管，确保其质量和安全性。
3
关键因素
成功的动物细胞培养需要控制细胞密度、培养基组分、培养温度、培养pH值等 多个关键因素。
动物细胞制药的应用领域
生物药物
动物细胞制药在生物药物生产中起着重要作用，包括抗体、疫苗、生长因子等。
诊断试剂
动物细胞制药广泛应用于制备各种诊断试剂，如血清学试剂、酶联免疫吸附试剂等。
基因工程产品
动物细胞制药在基因工程产品的生产中具有重要意义，如重组蛋白、基因治疗等。
பைடு நூலகம்
常见的动物细胞制药产品
单克隆抗体
单克隆抗体是一类重要的生物 药物，常用于治疗癌症、自身 免疫性疾病等。
重组蛋白
重组蛋白是通过基因工程技术 制备的蛋白质，用于治疗多种 疾病，如糖尿病、血友病等。
疫苗
疫苗是预防传染病的重要手段， 动物细胞制药可用于生产多种 疫苗，如流感疫苗、乙肝疫苗 等。
生物制药技术-第三章-动物细胞工程制药(1,2,3,4,5)
• 组织培养或细胞培养——将组织或细胞从机体取 出，在体外模拟机体体内的生理条件进行培养， 使之生存和生长，至今已有近百年的历史。1885 年德国人Roux用生理盐水培养鸡胚组织，使之存 活了数月之久；1897年Loeb证明从血液和结缔组 织中分离到的细胞可以在血清和血浆中存活； 19 03年Jolly观察到蝾螈细胞在体外可进行分裂。这 些实验被认为是组织和细胞培养的早期萌芽实验。 1907年Harrison成功地在凹玻片的淋巴液内无菌 条件下培养了离体的蛙胚神经组织，并观察到神 经细胞突起的生长过程，由此开创了现代细胞培 养的新纪元。
• 糖类既是细胞的主要能源，同时也参与细胞的结构组成。 它以单糖或多糖形式存在。单糖中最重要的是五碳糖和六 碳糖。前者是核酸和核苷酸的组成部分，后者主要是葡萄 糖，它在细胞能量代谢中占重要地位。多糖在细胞中有两 类，一类是作为食物贮存的多糖，在动物细胞中是糖源， 它由约30000个葡萄糖单元构成，单元间以1，4糖苷键连 接，分支处以1，6糖苷键连接。另一类是结构多糖，真核 细胞和原核细胞的重要区别之一就在于许多mRNA翻译的 多肽链，常需要经过糖基化的修饰才具有成熟蛋白质的功 能。细胞的许多重要生理功能，如细胞的识别，表面受体， 胞内消化，以及细胞在载体表面的附着等，也都和糖蛋白 的作用分不开。
• 细胞工程是以细胞为单位，按人们的意志，应用细 胞生物学、分子生物学等理论和技术，有目的地进 行精心设计，精心操作，使细胞的某些遗传特性发 生改变，从而达到改良或产生新品种的目的，以及 使细胞增加或重新获得产生某种特定产物的能力， 从而在离体条件下进行大量培养、 增殖，并提取 出对人类有用的产品。这是一门应用科学和工程技 术，它包括真核细胞的基因重组、导入、扩增和表 达的理论和技术，细胞融合的理论和技术，细胞器 特别是细胞核移植的理论和技术，染色体改造的理 论和技术，转基因动、植物的理论和技术，细胞大 量培养的理论和技术，以及将有关产物提取纯化的 理论和技术。
生物技术制药第第三章动物细胞制药优秀课件精选全文完整版
2024/11/10
22
二、动物细胞的化学组成和代谢
1. 动物细胞的化学组成 蛋白质、糖类、脂类、核酸、水、无机盐。 2. 动物细胞的代谢 糖酵解、三羧酸循环
2024/11/10
23
三、动物细胞的培养特性
1. 细胞的分裂周期长
2024/11/10
24
2. 多数细胞生长需贴附于基质，并有接触抑制现象
全抗体 37个（至2014.10月）
2002 2003 2004 2006 2007
Zevalin Xolair Avastin Lucentis Soliris
Humira Bexxar Erbitux Vectibix
抗体片段 3个
ADC
3个（1个已撤市）
双特异抗体 2个
Fc融合蛋白 7个
2008 Cimzia
1987年，杂交瘤细胞培养OKT3单抗批准用于临床。 1988年之后一大批用转化细胞生产的重组基因产品陆续批准上市，标
志着动物细胞制药新型产业的形成。 如今，动物细胞工程制药在生物制药的研究和应用中起关键作用，投
放市场及临床试验中的重组蛋白有70%来自哺乳动物细胞培养。
细胞工程制药成为现代制药技术中常用的手段。
生物工艺工程是运用活细胞制造生物医学产物，通 常是运用重组DNA技术 。由微生物向哺乳动物细胞 转移
二者交叉于细胞培养技术，形成共性的知识产权由 这两个领域分享。
2024/11/10
12
组织工程：
利用生物活性物质， 通过体外培养或构建 的方法，再造或者修 复器官及组织的技术。 在体外进行细胞培养， 让细胞增殖，从而再 造器官。
2024/11/10
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5. 动物细胞对培养基要求高
动物细胞工程制药 (2)课件
但除转基因鱼外，多数转基因动物并没有达到预想的要 求。
第五页，本课件共有78页
Gordon于1987年获得了分泌组织纤溶酶原激活因子
tPA的转基因小鼠。以后的数年内，转基因羊、猪、牛的
乳腺生物反应器便相继问世，利用此生产出了多种生物药
物：凝血因子Ⅸ、凝血因子XIII、抗胰蛋白酶、tPA、
红细胞生成素（EPO）等。
射到动物早期胚胎、胚胎干细胞、体细胞或卵母细胞 中，然后生产动物个体的技术。
第十二页，本课件共有78页
microinjection
➢经过显微注射DNA发育而成的动物中，有少数整合 了被注射的DNA分子ห้องสมุดไป่ตู้成为转基因动物。
➢目前是创造转基因动物的最有效，最成功的途径
第十三页，本课件共有78页
第十四页，本课件共有78页
动物克隆技术、干细胞技术等与转基因动物技术相
结合，加快了动物生物反应器的研究与应用进程。
第六页，本课件共有78页
乳汁中分泌人凝血因子 IX的转基因山羊
美国转基因猪，其体内含有人类的基因，乳汁 含有人体蛋白fatorⅧ。只需300～600只这样 的母猪就能满足全世界对这种蛋白的需求。
第七页，本课件共有78页
➢ 基因敲入(Knock-in):引入不存在的新基因. 将外源有功
能的基因转入基因组中不存在或已失活的细胞中与其基 因组中同源序列进行同源重组，在细胞内获得表达，
➢ 基因替代：基因修正(gene repairment)
第四十四页，本课件共有78页
基因打靶的必备条件
➢ 胚胎干细胞(ES细胞) ➢ 能在体外培养，保留发育的全能性
➢缺点：整合机制不明确，无规律随机整合，多拷贝 整合导致转基因不表达 ➢整合位点随机会造成转动物基因组的重排、突变、易 位缺失等
第五页，本课件共有78页
Gordon于1987年获得了分泌组织纤溶酶原激活因子
tPA的转基因小鼠。以后的数年内，转基因羊、猪、牛的
乳腺生物反应器便相继问世，利用此生产出了多种生物药
物：凝血因子Ⅸ、凝血因子XIII、抗胰蛋白酶、tPA、
红细胞生成素（EPO）等。
射到动物早期胚胎、胚胎干细胞、体细胞或卵母细胞 中，然后生产动物个体的技术。
第十二页，本课件共有78页
microinjection
➢经过显微注射DNA发育而成的动物中，有少数整合 了被注射的DNA分子ห้องสมุดไป่ตู้成为转基因动物。
➢目前是创造转基因动物的最有效，最成功的途径
第十三页，本课件共有78页
第十四页，本课件共有78页
动物克隆技术、干细胞技术等与转基因动物技术相
结合，加快了动物生物反应器的研究与应用进程。
第六页，本课件共有78页
乳汁中分泌人凝血因子 IX的转基因山羊
美国转基因猪，其体内含有人类的基因，乳汁 含有人体蛋白fatorⅧ。只需300～600只这样 的母猪就能满足全世界对这种蛋白的需求。
第七页，本课件共有78页
➢ 基因敲入(Knock-in):引入不存在的新基因. 将外源有功
能的基因转入基因组中不存在或已失活的细胞中与其基 因组中同源序列进行同源重组，在细胞内获得表达，
➢ 基因替代：基因修正(gene repairment)
第四十四页，本课件共有78页
基因打靶的必备条件
➢ 胚胎干细胞(ES细胞) ➢ 能在体外培养，保留发育的全能性
➢缺点：整合机制不明确，无规律随机整合，多拷贝 整合导致转基因不表达 ➢整合位点随机会造成转动物基因组的重排、突变、易 位缺失等
3.动物细胞工程制药汇总
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
免疫调节剂 酶 激素
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
uPA、Asn酶、胶原酶、P450、纤维蛋白溶酶原激 活剂、胃蛋白酶、胰蛋白酶、Tyr脱羟酶等
（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)
现在CCL已被广泛用于人用治疗性药物的生产，但 仍不是理想的生产细胞系。
3. 转化细胞系(transformant cell) 通过某个转化过程形成的，失去正常细胞的特点。
由于染色体的断裂变成异倍体，获得无限增殖的 能力 自发的：正常细胞中自发的转化形成有无限生
命力的细胞系；多发生于啮齿类细胞动物 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。
Namalwa、CHO、BHK-21、Vero细胞。
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
IgG、IgM、IgA等
免疫调节剂 酶 激素
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
uPA、Asn酶、胶原酶、P450、纤维蛋白溶酶原激 活剂、胃蛋白酶、胰蛋白酶、Tyr脱羟酶等
（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)
现在CCL已被广泛用于人用治疗性药物的生产，但 仍不是理想的生产细胞系。
3. 转化细胞系(transformant cell) 通过某个转化过程形成的，失去正常细胞的特点。
由于染色体的断裂变成异倍体，获得无限增殖的 能力 自发的：正常细胞中自发的转化形成有无限生
命力的细胞系；多发生于啮齿类细胞动物 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。
Namalwa、CHO、BHK-21、Vero细胞。
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
动物细胞制药
6、动物细胞蛋白质的合成途径和修饰 、 功能与细菌不同。 功能与细菌不同。 动物细胞蛋白质的合成部位： 动物细胞蛋白质的合成部位： 游离核糖体 粗面内质网的核糖体
游离核糖体合成蛋白质用于细胞 游离核糖体合成蛋白质用于细胞 质基质内。 质基质内。 粗面内质网的核糖体合成蛋白质 粗面内质网的核糖体合成蛋白质 是分泌的和膜中的整合蛋白，多为糖 是分泌的和膜中的整合蛋白， 蛋白。 蛋白。 原核生物缺少粗面内质网结构。 原核生物缺少粗面内质网结构。
2、悬浮细胞 、 生长不依赖支持物表面 支持物表面， 生长不依赖支持物表面，在培养液 中呈悬浮状态生长。 中呈悬浮状态生长。 淋巴细胞 细胞； 如：淋巴细胞；血液白细胞 3、兼性贴壁细胞 生长不严格依赖支持物。 生长不严格依赖支持物。 中国地鼠卵巢细胞；小鼠L929细胞 如：中国地鼠卵巢细胞；小鼠L929细胞
4、动物细胞对周围环境十分敏感。 动物细胞对周围环境十分敏感。 渗透压、pH、离子浓度、剪切力、 对培养基要求高。 动物细胞对培养基要求高。 12种必需氨基酸 种必需氨基酸、 种以上维生素、 12种必需氨基酸、8种以上维生素、 无机盐、微量元素、葡萄糖、 无机盐、微量元素、葡萄糖、细胞生长 因子、贴壁因子等。 因子、贴壁因子等。
⒈贴壁细胞 细胞生长须有贴附的支持物表面 生长须有贴附的支持物表面， 细胞生长须有贴附的支持物表面，自身 分泌或培养基中提供的贴附因子才能在该表 面上生长、增殖。 面上生长、增殖。绝大部分哺乳类细胞尤其 是正常细胞。 是正常细胞。 两种形态： 两种形态： 成纤维细胞型 上皮细胞型 细胞型； 成纤维细胞型； 上皮细胞型 例如：Hela细胞 巨噬细胞； 细胞； 例如：Hela细胞；巨噬细胞；神经细胞
电穿孔法： 电穿孔法：借助电穿孔仪的高压脉冲 电场，使细胞膜出现瞬时可逆性小孔， 电场，使细胞膜出现瞬时可逆性小孔， 外源DNA沿小孔进入细胞 沿小孔进入细胞。 外源DNA沿小孔进入细胞。转化率较 但是进入的DNA拷贝数低。 拷贝数低。 高，但是进入的 拷贝数低
《动物细胞制药》课件
法规执行
监管机构负责监督和检查 动物细胞制药的生产和销 售，确保企业遵守相关法 规。
动物细胞制药的伦理问题
尊重动物权益
动物细胞制药过程中应尊重动物 的福利和权益，避免不必要的伤
害和痛苦。
人类健康与安全
确保动物细胞制药的安全性和有效 性，避免对人类健康造成危害。
伦理审查
对动物细胞制药的研究和开发进行 伦理审查，确保符合伦理原则。
《动物细胞制药》课件
目录 Contents
• 动物细胞制药概述 • 动物细胞制药技术 • 动物细胞制药的法规与伦理 • 动物细胞制药的案例研究
01
动物细胞制药概述
动物细胞制药的定义与特点
定义
动物细胞制药是指利用动物细胞 作为生物反应器，通过大规模培 养技术生产具有医疗价值的蛋白 质或细胞产物的过程。
供了新的治疗手段。
案例二：预防禽流感的动物细胞疫苗
总结词
利用动物细胞制药技术生产的疫苗，可以有 效预防禽流感的发生，保障公共卫生安全。
详细描述
禽流感是一种由禽类流感病毒引起的人畜共 患病。为了有效预防禽流感的发生，科学家 们利用动物细胞制药技术生产出了针对禽流 感病毒的疫苗。这些疫苗通过激发人体免疫 系统产生针对禽流感病毒的抗体，从而达到 预防疾病的目的。在疫苗上市后，全球范围
动物细胞制药的应用前景
疾病治疗
生物材料与组织工程
动物细胞制药可用于生产治疗各种疾 病的蛋白质药物，如肿瘤免疫治疗药 物、血液制品等。
动物细胞制药生产的细胞产物可作为 生物材料或组织工程种子细胞，用于 再生医学领域。
药物筛选与研发
动物细胞制药可用于药物筛选和研发 ，通过体外药物试验，加速新药研发 进程。
案例四：用于生物材料开发的动物细胞
生物制药第三章动物细胞工程制药
⽣物制药第三章动物细胞⼯程制药⽣物制药第三章动物细胞⼯程制药第⼀节概述第⼆节动物细胞的形态和⽣理特点第三节⽣产⽤动物细胞的要求和获得第四节动物细胞的培养条件和培养基第五节动物细胞培养的⽅法和操作⽅式第六节动物细胞⽣物反应器及其检测控制系统第七节动物细胞制药的前景和展望1665年英国物理学家虎克Hooke⽤⾃制的显微镜发现了细胞实际上是死细胞留下的细胞壁1673年荷兰科学家列⽂虎克才真正观察到了细胞-细菌1838年德国的植物学家Schleiden 观察到植物细胞1839年动物学家Schwann 观察到动物细胞。
??从此认为细胞是⼀切动植物体结构和功能的基本单元并创⽴了细胞学说。
第⼀节第⼀节概概述述??1885年德国⼈Roux⽤⽣理盐⽔培养鸡胚组织。
??1897年德国⽣理学者Loeb证明从⾎液和结缔组织中分离到的细胞可以在⾎清和⾎浆中存活。
??1903年Jolly观察到蝾螈细胞可以进⾏体外分裂。
??1907年Harrison 在凹玻⽚的淋巴液内⽆菌条件下培养了离体的蛙胚神经组织。
将组织或细胞从机体取出在体外模拟机体体内⽣理条件进⾏培养使之⽣存和⽣长已有近百年历史了。
第⼀节第⼀节概概述述随着细胞⽣物学、分⼦⽣物学、⽣物化学和基因⼯程等⼀系列学科和技术的发展逐渐形成了细胞⼯程学。
以细胞为单位按⼈们的意志应⽤⽣物学、分⼦⽣物学等理论和技术有⽬的地进⾏精⼼操作使细胞的某些遗传特性发⽣改变从⽽达到改良或产⽣新品种的⽬的以及使细胞增加或重新获得产⽣某种特定产物的能⼒从⽽在离体条件下进⾏⼤量培养、增殖并提取出对⼈类有⽤的产品。
动物细胞药物疫苗、淋巴因⼦、纤维蛋⽩溶酶原激活剂、单克隆抗体………细胞⼯程包括真核细胞的基因重组、导⼊、扩增和表达的理论和技术细胞融合的理论和技术细胞器特别是细胞核移植的理论和技术染⾊体改造的理论图际踝蚨参锏睦砺酆图际跸赴罅颗嘌睦砺酆图际跻约敖泄夭锾崛〈炕睦砺酆图际酢细胞膜:由⼀层⽣物膜组成是细胞与周围环境的分隔。
相关主题
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对营养的要求较高，往往需要多种氨基酸、维生素、辅酶、 核酸、嘌呤、激素和生长因子等，其中很多成分系用血清、 胚胎浸出液等提供，在很多情况下还需加入10%的胎牛或 新生牛血清。
动物细胞对环境敏感，包括pH、溶氧、温度、剪切应力 都比微生物有更严的要求，一般须严格的检测和控制。
动物细胞生长缓慢，对环境条件要求严格。不仅需要严格 的防污染措施，同时还要用空气、氧、二氧化碳和氮的混 合气体进行供养和调节pH。
年份 技术发展概要
1907年 Harrison 创立体外组织培养法 1951年 Earle等开发了能促进动物细胞体外培养的培养基
1957年 Graff用灌注培养法创造了悬浮细胞史上绝无仅有的 1×1010~2×1010cells/L的记录，标志着现代灌注概念的诞生。
1962年 Capstil成功地大规模悬浮培养小鼠肾细胞（BHK），标志着动 物细胞大规模培养技术的起步。
• 原代培养：单个细胞十代左右ຫໍສະໝຸດ • 传代培养：原代培养细胞
40~50代左右
• 细胞株：10到40、50代的细胞
遗传物质没发生改变
• 细胞系：超过50代的细胞，
遗传物质发生改变，可无限增值
注意界定原代培养和传代培养；细胞株和细胞系
已有商品市售无血清培养基主要游戏书3类：
1. 基本合成培养基； 2. 基本合成培养基加生长因子； 3. 基本合成培养基加组织抽提物。
组织培养是指动物体系的某种组织，在体外培养时细胞一 直保持原来已分化的特征，该组织的结构和功能持续不发 生明显变化。
原代培养是指直接从有机体得到的组织或将其分散成细胞 后开始的培养。
传代培养或再培养是转移部分初代培养物到新鲜培养基中 的培养。
动物细胞培养与微生物培养区别
动物细胞无细胞壁，且大多数哺乳动物附着在固体或半固 体的表面才能生长。
支持细胞贴附生长。 ⑵ 钛碟装置多层圆柱状不锈钢（带有观察条件）罐内或
玻璃瓶内装入钛碟圆盘支持细胞贴服生长。可改变 位置和旋转。
培养技术
1. 细胞悬浮培养法
➢ 动物细胞在培养液中呈悬浮状态生长繁殖的培养方 法谓之悬浮培养法。其培养方式有
批量法 半连续法 连续法 ➢ 适用于培养确立细胞株、杂交瘤细胞、肿瘤细胞、 血液细胞及淋巴组织细胞，用于大量生产疫苗、 α-干扰素、白介素等药品。 ➢ 此法不适于包括二倍体细胞在内的正常组织细胞的培 养。
1967年 Van Wezel用DEAE-Sephadex A50为载体培养动物细胞获得成 功。
1975年 Kohler和Milstein成功地融合了小鼠B-淋巴细胞和骨髓瘤细胞而 产生能分泌预定单克隆抗体的杂交瘤细胞。
1986年 Demo Biotech 公司首次用微囊化技术大规模培养杂交瘤细胞 生产单抗获得成功。
悬浮培养 固定化培养 微载体（Microcarrier）培养法
培养技术
一、单层静置贴壁培养法： 转管及转瓶培养和旋转圆柱管培养
二、悬浮培养法： ⑴ 翻滚培养 ⑵ 旋转培养 ⑶ 电磁搅拌培养 ⑷ 振荡培养 ⑸ 振动器培养 ⑹ 滋养器装置 ⑺ 发酵罐培养（包括搅拌生物反应器和气动发酵器培养）
动物细胞培养方法和操作方式
一、动物细胞大规模培养方法 依细胞种类： 原代培养 传代培养 依培养基： 液体培养基 固体培养基
依培养器和方式：
静止培养、旋转培养 搅拌培养、为载体培养 中空纤维培养、 固定床或流化床培养
从生产实际分为：
悬浮培养 贴壁培养 贴壁-悬浮培养
培养技术
动物细胞大规模培养与实验室培养相比，培养条件 更严格，控制难度更大，其培养方法可概括为：
➢ 此外不同细胞悬浮条件亦异，为使细胞不直凝集、 成团或沉淀，在配制培养基的基盐溶液中不加钙 和镁离子。间歇或连续更换部分培养液，可维持 pH值，若使用HEPES缓冲盐溶液时尚可不必连续 通入含5%的CO2空气。
培养技术 悬浮培养的反应器
气升式反应器 笼式通气搅拌罐 中空纤维管 陶质矩形通道峰 窝状生物反应器
1989年 Konstantinovti 首次提出大规模细胞培养过程中的生理状态控 制，更新了传统细胞培养工艺中优化控制之理论。
名称
长春新碱 长春花碱 保加利亚玫瑰油 毛地黄毒苷 辅酶Q-10 可待因 紫草宁 苦橙花油 吗啡 当归根油 春黄菊油 茉莉
价格（USD/kg）
≦1000000 ≦3500000
培养技术
细胞大量培养的类型和方法 二、大规模生产细胞的方法
㈠ 单层静置贴壁培养法： Roux瓶/方瓶 转管及转瓶培养 旋转圆柱管培养
培养技术
细胞大量培养的类型和方法
二、大规模生产细胞的方法 ㈡ 固定化培养法： 将细胞限制或定位于特定空间位置的培养技术称为细胞 固定化培养。 多层培养法 ⑴ 多层繁殖器在玻璃圆管中(大方缸）有多层玻璃隔板
2000-3000 3000 600 650 4000 1125 600 800 500 500-2000
用途
抗肿瘤药物 抗肿瘤药物 香料、调味品 心机能障碍 强心剂 麻醉剂、镇痛剂 消炎、抗菌、染料 香料 麻醉剂、镇痛药 香料、中药 香料、药物 香料
动物细胞培养
细胞培养是指离体细胞在无菌条件下分裂、生长，在整个 培养过程中不出现分化，不再形成组织。
三、固定化培养法： ㈠ 多层培养：1.多层繁殖期；2.多层托盘式装置；3 Optical培养系统； 4.塑料软片培养系统； 5.Heli-cel薄膜卷带式培养 ㈡ 微载体培养 ㈢ 中空纤维灌注培养法 ㈣ 玻璃珠床培养 ㈤ 包被细胞培养（如图）
培养技术
细胞大量培养的类型和方法 一、大规模培养系统的类型 1. 批量换液 2. 半连续批量培养系统 3. 用连续灌注法 4. 连续-流动培养系统（如图23-3）
培养技术 细胞悬浮培养法的优点
➢ 可连续收集部分细胞进行移植继代培养，传代时无需 消化分散，免遭酶类、EDTA及机械损害。
➢ 细胞收率高，并可连续测定细胞浓度，还有可能实现 大规模直接克隆培养。
培养技术
细胞悬浮培养法的优点
➢ 培养过程中，为确保细胞呈单颗粒均匀悬浮状态， 需采用搅拌或气升式反应器，以较低搅拌速度及 一定速度通入含5%的CO2无菌空气，保持细胞悬浮态 并维持培养液溶解氧。
动物细胞对环境敏感，包括pH、溶氧、温度、剪切应力 都比微生物有更严的要求，一般须严格的检测和控制。
动物细胞生长缓慢，对环境条件要求严格。不仅需要严格 的防污染措施，同时还要用空气、氧、二氧化碳和氮的混 合气体进行供养和调节pH。
年份 技术发展概要
1907年 Harrison 创立体外组织培养法 1951年 Earle等开发了能促进动物细胞体外培养的培养基
1957年 Graff用灌注培养法创造了悬浮细胞史上绝无仅有的 1×1010~2×1010cells/L的记录，标志着现代灌注概念的诞生。
1962年 Capstil成功地大规模悬浮培养小鼠肾细胞（BHK），标志着动 物细胞大规模培养技术的起步。
• 原代培养：单个细胞十代左右ຫໍສະໝຸດ • 传代培养：原代培养细胞
40~50代左右
• 细胞株：10到40、50代的细胞
遗传物质没发生改变
• 细胞系：超过50代的细胞，
遗传物质发生改变，可无限增值
注意界定原代培养和传代培养；细胞株和细胞系
已有商品市售无血清培养基主要游戏书3类：
1. 基本合成培养基； 2. 基本合成培养基加生长因子； 3. 基本合成培养基加组织抽提物。
组织培养是指动物体系的某种组织，在体外培养时细胞一 直保持原来已分化的特征，该组织的结构和功能持续不发 生明显变化。
原代培养是指直接从有机体得到的组织或将其分散成细胞 后开始的培养。
传代培养或再培养是转移部分初代培养物到新鲜培养基中 的培养。
动物细胞培养与微生物培养区别
动物细胞无细胞壁，且大多数哺乳动物附着在固体或半固 体的表面才能生长。
支持细胞贴附生长。 ⑵ 钛碟装置多层圆柱状不锈钢（带有观察条件）罐内或
玻璃瓶内装入钛碟圆盘支持细胞贴服生长。可改变 位置和旋转。
培养技术
1. 细胞悬浮培养法
➢ 动物细胞在培养液中呈悬浮状态生长繁殖的培养方 法谓之悬浮培养法。其培养方式有
批量法 半连续法 连续法 ➢ 适用于培养确立细胞株、杂交瘤细胞、肿瘤细胞、 血液细胞及淋巴组织细胞，用于大量生产疫苗、 α-干扰素、白介素等药品。 ➢ 此法不适于包括二倍体细胞在内的正常组织细胞的培 养。
1967年 Van Wezel用DEAE-Sephadex A50为载体培养动物细胞获得成 功。
1975年 Kohler和Milstein成功地融合了小鼠B-淋巴细胞和骨髓瘤细胞而 产生能分泌预定单克隆抗体的杂交瘤细胞。
1986年 Demo Biotech 公司首次用微囊化技术大规模培养杂交瘤细胞 生产单抗获得成功。
悬浮培养 固定化培养 微载体（Microcarrier）培养法
培养技术
一、单层静置贴壁培养法： 转管及转瓶培养和旋转圆柱管培养
二、悬浮培养法： ⑴ 翻滚培养 ⑵ 旋转培养 ⑶ 电磁搅拌培养 ⑷ 振荡培养 ⑸ 振动器培养 ⑹ 滋养器装置 ⑺ 发酵罐培养（包括搅拌生物反应器和气动发酵器培养）
动物细胞培养方法和操作方式
一、动物细胞大规模培养方法 依细胞种类： 原代培养 传代培养 依培养基： 液体培养基 固体培养基
依培养器和方式：
静止培养、旋转培养 搅拌培养、为载体培养 中空纤维培养、 固定床或流化床培养
从生产实际分为：
悬浮培养 贴壁培养 贴壁-悬浮培养
培养技术
动物细胞大规模培养与实验室培养相比，培养条件 更严格，控制难度更大，其培养方法可概括为：
➢ 此外不同细胞悬浮条件亦异，为使细胞不直凝集、 成团或沉淀，在配制培养基的基盐溶液中不加钙 和镁离子。间歇或连续更换部分培养液，可维持 pH值，若使用HEPES缓冲盐溶液时尚可不必连续 通入含5%的CO2空气。
培养技术 悬浮培养的反应器
气升式反应器 笼式通气搅拌罐 中空纤维管 陶质矩形通道峰 窝状生物反应器
1989年 Konstantinovti 首次提出大规模细胞培养过程中的生理状态控 制，更新了传统细胞培养工艺中优化控制之理论。
名称
长春新碱 长春花碱 保加利亚玫瑰油 毛地黄毒苷 辅酶Q-10 可待因 紫草宁 苦橙花油 吗啡 当归根油 春黄菊油 茉莉
价格（USD/kg）
≦1000000 ≦3500000
培养技术
细胞大量培养的类型和方法 二、大规模生产细胞的方法
㈠ 单层静置贴壁培养法： Roux瓶/方瓶 转管及转瓶培养 旋转圆柱管培养
培养技术
细胞大量培养的类型和方法
二、大规模生产细胞的方法 ㈡ 固定化培养法： 将细胞限制或定位于特定空间位置的培养技术称为细胞 固定化培养。 多层培养法 ⑴ 多层繁殖器在玻璃圆管中(大方缸）有多层玻璃隔板
2000-3000 3000 600 650 4000 1125 600 800 500 500-2000
用途
抗肿瘤药物 抗肿瘤药物 香料、调味品 心机能障碍 强心剂 麻醉剂、镇痛剂 消炎、抗菌、染料 香料 麻醉剂、镇痛药 香料、中药 香料、药物 香料
动物细胞培养
细胞培养是指离体细胞在无菌条件下分裂、生长，在整个 培养过程中不出现分化，不再形成组织。
三、固定化培养法： ㈠ 多层培养：1.多层繁殖期；2.多层托盘式装置；3 Optical培养系统； 4.塑料软片培养系统； 5.Heli-cel薄膜卷带式培养 ㈡ 微载体培养 ㈢ 中空纤维灌注培养法 ㈣ 玻璃珠床培养 ㈤ 包被细胞培养（如图）
培养技术
细胞大量培养的类型和方法 一、大规模培养系统的类型 1. 批量换液 2. 半连续批量培养系统 3. 用连续灌注法 4. 连续-流动培养系统（如图23-3）
培养技术 细胞悬浮培养法的优点
➢ 可连续收集部分细胞进行移植继代培养，传代时无需 消化分散，免遭酶类、EDTA及机械损害。
➢ 细胞收率高，并可连续测定细胞浓度，还有可能实现 大规模直接克隆培养。
培养技术
细胞悬浮培养法的优点
➢ 培养过程中，为确保细胞呈单颗粒均匀悬浮状态， 需采用搅拌或气升式反应器，以较低搅拌速度及 一定速度通入含5%的CO2无菌空气，保持细胞悬浮态 并维持培养液溶解氧。