干扰素的功能、制备方法和工艺的研究

干扰素的制备工艺的研究

姓名：刘海燕班级：11生工1 学号：20110801105

摘要：干扰素（IFN）是一种广谱抗病毒剂，并不直接杀伤或抑制病毒，而主要是通过细胞表面受体作用使细胞产生抗病毒蛋白，从而抑制乙肝病毒的复制，其类型分为三类，α-（白细胞）型、β-（成纤维细胞）型，γ-（淋巴细胞）型；同时还可增强自然杀伤细胞（NK细胞）、巨噬细胞和T淋巴细胞的活力，从而起到免疫调节作用，并增强抗病毒能力。干扰素是一组具有多种功能的活性蛋白质（主要是糖蛋白），是一种由单核细胞和淋巴细胞产生的细胞因子。它们在同种细胞上具有广谱的抗病毒、影响细胞生长，以及分化、调节免疫功能等多种生物活性。本文在查询大量文献，由作者归纳整理得出了关于干扰素的功能、制备方法和工艺的一些新的理论和实际应用。更好的了解了干扰素的作用机制以及对人类社会的重要用途。

关键词：干扰素，功能，生产过程，制备工艺

1 干扰素简介

干扰素是一种细胞因子。它是机体感染病毒时，宿主细胞通过抗病毒应答反应而产生的一组结构相似、功能相近的低分子糖蛋白。干扰素干扰病毒复制，它是机体抗病毒感染的防御系统干扰素的种类很多，有人体干扰素、动物干扰素、昆虫干扰素、植物干扰素和细胞干扰素。目前所知道的人体干扰素按细胞结构和来源分α、β、γ干扰素三个型别，α干扰素又称人白细胞干扰素，它是由B淋巴细胞和单核细胞产生的,它可以分为23种亚型，分别称为干扰素α1、α2a、α2b、α3等，它们相互之间有较高的同源性。人β-干扰素又称人纤维母细胞产生的，有一个亚型。γ一干扰素又称免疫干扰素，它是由淋巴细胞的辅助诱导细胞产生的，与α、β干扰素之间没有明显的同源性。三种干扰素都有抗病毒、抗肿瘤及免疫调节活性。基因工程干扰素是指从人细胞中克隆出干扰素基因，将此基因与大肠杆菌表达载体连接物构成重组表达质粒，然后转化到大肠杆菌中，从而获得高效表达人干扰素蛋白的工程菌, 工程菌经发酵后可收集到大量菌体，将菌体破

裂，用先进的生物工程手段将干扰素蛋白从菌体分离、纯化，得到高纯度的人基因工程干扰素。基因工程干扰素的出现，是干扰素研究工作的一项重大突破它使得干扰素能进人大规模产业化生产，人们能获得大量活性高、疗效好的干扰素。

2 干扰素的研究意义

近年来，在国家反病毒和抗癌研究领域，自然免疫调节和抗病毒物质，作为一种天然抗病毒蛋白质干扰素引发人们的关注。干扰素将成为一个21世纪的反病毒，防癌，其中最广泛使用的药物之一。α-干扰素治疗慢性乙型肝炎是目前抗病毒药物的第一选择是，对肝炎的药物治疗总有效率约为20％-30％。慢性肝炎的药物干扰素代表发展方向。它是唯一的C型肝炎病毒的药物有效的治疗，它是最广泛的肿瘤细胞因子的临床治疗。病毒性皮肤病，慢性宫颈炎，呼吸道病毒感染和妇科疾病，丘疹皮疹，造血系统恶性肿瘤，淋巴瘤，其主要标志。β-干扰素治疗多发性硬化症复发静脉使用。主要γ-干扰素治疗类风湿关节炎。γ-干扰素的免疫功能比α，β-干扰素强1000倍，不仅能增强机体免疫功能，自身免疫性疾病，还可以调整过渡到接近正常水平的免疫力。干扰素还用于生殖器衣原体感染，膀胱癌，生殖器疣，皮肤疾病，血液病，艾滋病相关综合征的治疗。世界上许多国家已批准生产和使用基因重组干扰素制剂为许多疾病的治疗。治疗后的临床应用表明，通常不严重的副作用，干扰素治疗，临床适应症正在不断发展扩大了干扰素的新用途。

3 干扰素的生产过程及优化生产

3.1干扰素的生产过程及注意事项

3.1.1菌种制备取－70℃下保存的甘油管菌种（工作种子批），于室温下融化。然后，接入摇瓶，培养温度30℃，pH7.0，250 r/min活化培养18±2小时后，进行吸光值测定和发酵液杂菌检查。

3.1.2种子罐培养将已活化的菌种接入装有30L培养基的种子罐中，接种量10%，培养温度30℃，pH7.0，级联调节通气量和搅拌转速，控制溶解氧为30%，培养3～4小时，转入发酵罐中，同时取样发酵液进行显微镜检查和LB培养基划线检查，控制杂菌。

3.1.3发酵罐培养将种子液通入300L培养基的发酵罐中，接种量10%，培养温度30℃，pH7.0。级联调节通气量和搅拌转速，控制溶解氧30%，培养4小

时。然后控制培养温度20℃，pH6.0，溶解氧60%，继续培养5～6.5小时。同时进行发酵液杂菌检查，当OD值达9.0±1.0后，用5℃冷却水快速降温至15℃以下，以减缓细胞衰老。或者将发酵液转入收集罐中，加入冰块使温度迅速降至10℃以下。

3.1.4菌体收集将已降温的发酵液转入连续流离心机，16000 r/min离心收集。进行干扰素含量、菌体蛋白含量、菌体干燥失重、质粒结构一致性、质粒稳定性等项目的检测。菌体于－20℃冰柜中保存时，不得超过12个月。每保存3个月，检查一次活性。

3.1.5干扰素发酵过程控制

在假单孢杆菌的发酵生产中，菌体在培养1.5小时分裂速度最快，到3.5小时开始下降。而干扰素的迅速合成出现在3.5小时之后，在4小时达到最大，然后由于降解而迅速下降。可见在发酵生产工艺中，假单孢杆菌的生长和干扰素的生产基本处于不相关状态，可采用两段培养的策略进行过程控制。

(1)．溶解氧控制分别在生长阶段和生产阶段采用各自最佳溶解氧浓度，以期提高干扰素的发酵水平。通过级联调节通气量和搅拌转速得以实现。

(2).温度控制假单孢杆菌生长最适温度与产物形成最适温度是不同的。产物合成温度控制在20℃可以有效防止干扰素-α2b的降解，而其最佳生长温度则为30℃。质粒的稳定性随温度的升高而迅速下降，因此在培养后期降温可以减少目标产物的降解，增加质粒的稳定性。

(3)pH值发酵过程中，pH的变化由工程菌的代谢、培养基的组成和发酵条件所决定。干扰素-α的等电点在pH 6.0附近，在低酸性条件下稳定，能耐受pH 2.5的酸性环境。因此可在发酵后期降低pH，从而造成大量蛋白酶失活，减少干扰素-α的水解，提高干扰素的积累量。

3.2干扰素的优化生产

对于基因工程干扰素在产业化生产中的几大影响因素，我们应该掌握其原理，尽可能改善工艺，达到优化的产业化生产干扰素。

3.2.1 高效的载体宿主系统

用作重组的表达载体需要具备以下性质：很强的启动子，能为宿主的RNA 聚合酶所识别；很强的终止子，以便使RNA聚合酶集中力量转录克隆的基因，