动物制药
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–愈伤组织培养 愈伤组织培养 –悬浮细胞培养 悬浮细胞培养 –器官培养 器官培养 –茎尖分生组织培养 茎尖分生组织培养 –原生质体培养 原生质体培养
1、植物组织培养技术
• • • • • • 固体培养 液体静态 悬浮培养 深层大罐发酵 液体连续培养 细胞固定化培养等
植物细胞培养可生产一些微生物所不能合成的 特有代谢产物，如生物碱类、色素、 特有代谢产物，如生物碱类、色素、类黄酮和 花色苷、苯酚、皂角苷、固醇类、萜类、 花色苷、苯酚、皂角苷、固醇类、萜类、某些 抗生素和生长控制剂、调味品和香料等。 抗生素和生长控制剂、调味品和香料等。 细胞培养用于种苗生产、如兰花等名贵花卉和 细胞培养用于种苗生产、 谷物良种的培育可不受外界环境的影响。 谷物良种的培育可不受外界环境的影响。
6、动物细胞大规模培养的工艺 、
将组织切成碎片
用溶解蛋白质的酶 处理得到单个细胞
收集细胞并离心 获得的细胞植入营养培养基中， 获得的细胞植入营养培养基中， 使之增殖至覆盖瓶壁表面
再接种， 再接种，扩大培养
动物细胞培养中，易出现微生物的污染，导致培养失败。 动物细胞培养中，易出现微生物的污染，导致培养失败。 因此，在动物细胞培养时，应严格无菌操作规程， 因此，在动物细胞培养时，应严格无菌操作规程，定期 对培养环境进行消毒，保证环境清洁无菌。 对培养环境进行消毒，保证环境清洁无菌。 对所用的器皿设备，根据不同材料选用合适的灭菌方法， 对所用的器皿设备，根据不同材料选用合适的灭菌方法， 对培养所用的试剂、培养基要除菌， 对培养所用的试剂、培养基要除菌，除菌后的培养基应作 无菌检查。 无菌检查。
（3）半连续式培养 ）
在分批培养的基础上，将分批培养的培养液部分取出，并重新补充加入 在分批培养的基础上，将分批培养的培养液部分取出， 等量的新鲜培养基，从而使反应器内培养液的总体积保持不变。 等量的新鲜培养基，从而使反应器内培养液的总体积保持不变。
（4）连续式培养 ）
指将细胞种子和培养液一起加入反应器内进行培养， 指将细胞种子和培养液一起加入反应器内进行培养，一方面新鲜培养液不断加入 反应器，另一方面又将反应液连续不断的取出，使反应条件处于一种恒定状态。 反应器，另一方面又将反应液连续不断的取出，使反应条件处于一种恒定状态。
（2）流加式培养 ）
指先将一定量的培养液装入反应器，在适宜的条件下接种细胞，进行培养， 指先将一定量的培养液装入反应器，在适宜的条件下接种细胞，进行培养，使细胞 不断生长，产物不断形成，而在此过程中随着营养物质的不断消耗， 不断生长，产物不断形成，而在此过程中随着营养物质的不断消耗，不断的向系统 中补充新的营养成分，使细胞进一步生长代谢，直到整个培养结束后取出产物。 中补充新的营养成分，使细胞进一步生长代谢，直到整个培养结束后取出产物。
第四节 动物及植物细胞制药
动植物细胞培养是指动、 动植物细胞培养是指动、植物细胞 在体外条件下的存活或生长。 在体外条件下的存活或生长。
一、动物细胞的培养
动物细胞产物及医学应用
产物 疫苗 人 动物 单克隆抗体 免疫调节剂 酶 激素 医学应用 小儿麻痹症，狂犬，风疹，乙肝表面抗原， 小儿麻痹症，狂犬，风疹，乙肝表面抗原，疱疹或某些癌症 牛病毒性腹泻，口蹄疫，犬瘟病，猪霍乱， 牛病毒性腹泻，口蹄疫，犬瘟病，猪霍乱，马脑炎等 IgG，IgM，IgA等 ， ， 等 干扰素，白细胞活化因子， 干扰素，白细胞活化因子，β-细胞生长因子，白细胞介素细胞生长因子，白细胞介素血清胸腺因子， 2，血清胸腺因子，巨噬细胞毒力因子 脲激酶，胶原酶，细胞色素 脲激酶，胶原酶，细胞色素P450，纤维蛋白溶酶原激活剂， ，纤维蛋白溶酶原激活剂， 胃蛋白酶，胰蛋白酶， 胃蛋白酶，胰蛋白酶，酪氨酸脱羧酶 绒膜促性腺激素，促红细胞生成素，生长激素， 绒膜促性腺激素，促红细胞生成素，生长激素，促黄体激素
将无菌技术贯穿于整个生产过程。 将无菌技术贯穿于整个生产过程。
二、植物组织培养
• 植物组织培养是指用无菌培养方法， 植物组织培养是指用无菌培养方法， 在人工制备的培养基上培养植物的一 个离体器官、组织或细胞，使其再生 个离体器官、组织或细胞， 为完整植株。 为完整植株。
• 根据培养的植物的材料不同，分为： 根据培养的植物的材料不同，分为：
苦橙花油 1125 600
香料， ～ 保加利亚玫 2000～3000 香料，调味品 吗啡 瑰油 毛地黄毒苷 3000 辅酶Q10 辅酶 可待因 600 650 心肌能障碍 强心剂
当归根油 800 春黄菊油 500 500～2000 ～
麻醉剂、 麻醉剂、镇痛 茉莉 药
1、动物细胞的形态 、
1) 成纤维细胞型 2) 上皮细胞型 3) 游走细胞型 4) 多行性细胞型 5) 悬浮型细胞
2、培养基的常用成分
1) 氨基酸 2) 维生素 3) 盐 4) 葡萄糖 5) 有机添加剂 6) 血清
3、培养基制备应考虑的因素 、
1) pH值 pH值
多数细胞系在pH7.4下生长很好。 下生长很好。 多数细胞系在 下生长很好 但上皮细胞以pH5.5合适。 合适。 但上皮细胞以 合适 酚红常用作指示剂。 酚红常用作指示剂。
（2） 气体交换 ① 氧气 各种培养对氧的要求不同， 各种培养对氧的要求不同，大多数动物 细胞培养适合于大气中的氧含量或更低 些。 ② 二氧化碳
（3） 培养温度 ）
温度是细胞再体外生存的基本条件之一， 温度是细胞再体外生存的基本条件之一， 来源不同的动物细胞，其最适生长温度是不相同的。 来源不同的动物细胞，其最适生长温度是不相同的。 温血动物细胞温度为36.5℃，可略低一点； 温血动物细胞温度为36.5℃，可略低一点； 36.5℃ 鸟类细胞在38.5℃时生长最佳。 鸟类细胞在38.5℃时生长最佳。 38.5℃时生长最佳 动物细胞对低温的耐受力比高温强。 动物细胞对低温的耐受力比高温强。 培养细胞在4℃下能生存数天，并能在-196℃下冷冻 培养细胞在4℃下能生存数天，并能在-196℃下冷冻 4℃下能生存数天 贮藏， 贮藏， 但超过正常温度2℃，只能耐受数小时，40℃以上细 但超过正常温度2℃，只能耐受数小时，40℃以上细 2℃ 胞很快死亡。 胞很快死亡。 变温动物细胞有较大的温度范围， 变温动物细胞有较大的温度范围，但应保持在一个恒定 值，且在所属动物的正常温度范围内。 且在所属动物的正常温度范围内。 温度调节的范围最大不超过0.5℃ 温度调节的范围最大不超过 ℃。
5、动物细胞培养的方法 、
动物细胞无论是贴壁培养还是悬浮培养，均可分为分批式、流加式、半连续式、 动物细胞无论是贴壁培养还是悬浮培养，均可分为分批式、流加式、半连续式、 连续式等多种培养方式。 连续式等多种培养方式。
（1）分பைடு நூலகம்式培养 ）
分批式培养是指先将细胞和培养液一次性装入反应器内 进行培养，细胞不断生长，同时产物也不断形成， 进行培养，细胞不断生长，同时产物也不断形成，形成一 段时间的培养后，终止培养。 段时间的培养后，终止培养。 在分批培养过程中可分为延滞期、对数生长期、减速期、 在分批培养过程中可分为延滞期、对数生长期、减速期、 平稳期和衰退期等五个阶段。 平稳期和衰退期等五个阶段。 在分批培养过程中能够控制的参数只有pH值 在分批培养过程中能够控制的参数只有pH值、温度和通 气量。 气量。
3、植物细胞培养流程
C —愈伤组织 愈伤组织 S —悬浮培养细胞 悬浮培养细胞
工业化生产的植物细胞培养产物 名称 长春新碱 长春花碱 价格/ 价格 （USD/kg） ） ≤1000000 ≤3500000 用途 抗肿瘤药物 抗肿瘤药物 名称 紫草宁 价格/ 价格 （USD/kg） ） 4000 用途 消炎、抗菌、 消炎、抗菌、 染料 香料 麻醉剂， 麻醉剂，镇 痛药 香料， 香料，中药 香料， 香料，药物 香料
2) 缓冲能力 3) 渗透压 4) 黏度
4、细胞培养的环境要求 、
（1） 支持物
体外培养的大多数动物细胞需在人工支持物上 单层生长。 单层生长。
1) 玻璃 2) 塑料制品 3) 微载体
大规模动物细胞贴壁培养最常用的支持物是 微载体，其材料有聚苯乙烯、交联葡萄糖、 微载体，其材料有聚苯乙烯、交联葡萄糖、 聚丙稀酰胺、纤维素衍生物、几丁质、明胶 聚丙稀酰胺、纤维素衍生物、几丁质、 通常用特殊的技术制成100 200μ 100～ 等。通常用特殊的技术制成100～200μm直径 的圆形颗粒，大多都是一次性的。 的圆形颗粒，大多都是一次性的。 支持物通过各种处理后， 支持物通过各种处理后，可改善细胞的贴壁 和生长性能。 和生长性能。
2、植物组织培养的优点
• 四季均可生产，不受地区、季节及有害生物的影响。 四季均可生产，不受地区、季节及有害生物的影响。 • 占地面积少，便于工厂化生产，可对细胞生长自动控制和 占地面积少，便于工厂化生产， 代谢过程合理调节。 代谢过程合理调节。 • 便于筛选高产细胞株。 便于筛选高产细胞株。 • 利于生物转化，寻找新的有效药物成分。植物细胞内存在 利于生物转化，寻找新的有效药物成分。 羟基化酶、氧化酶、还原酶、甲基化酶、酯化酶、糖基转 羟基化酶、氧化酶、还原酶、甲基化酶、酯化酶、 移酶、糖苷酶等多种酶, 移酶、糖苷酶等多种酶,植物培养物作为一种生物反应器转 化外源化合物，能够产生原植物所没有的， 化外源化合物，能够产生原植物所没有的，甚至是至今自 然界尚未发现的化合物。 然界尚未发现的化合物。 • 个体差异小，生产周期短，设备简单，能节省人力、物力 个体差异小，生产周期短，设备简单，能节省人力、 等。 • 利用组织培养过程中出现的芽变或人工诱变，或进行脱毒， 利用组织培养过程中出现的芽变或人工诱变，或进行脱毒， 培育新品种，提高药用植物品质。 培育新品种，提高药用植物品质。 • 保存种质资源。 保存种质资源。
1、植物组织培养技术
• • • • • • 固体培养 液体静态 悬浮培养 深层大罐发酵 液体连续培养 细胞固定化培养等
植物细胞培养可生产一些微生物所不能合成的 特有代谢产物，如生物碱类、色素、 特有代谢产物，如生物碱类、色素、类黄酮和 花色苷、苯酚、皂角苷、固醇类、萜类、 花色苷、苯酚、皂角苷、固醇类、萜类、某些 抗生素和生长控制剂、调味品和香料等。 抗生素和生长控制剂、调味品和香料等。 细胞培养用于种苗生产、如兰花等名贵花卉和 细胞培养用于种苗生产、 谷物良种的培育可不受外界环境的影响。 谷物良种的培育可不受外界环境的影响。
6、动物细胞大规模培养的工艺 、
将组织切成碎片
用溶解蛋白质的酶 处理得到单个细胞
收集细胞并离心 获得的细胞植入营养培养基中， 获得的细胞植入营养培养基中， 使之增殖至覆盖瓶壁表面
再接种， 再接种，扩大培养
动物细胞培养中，易出现微生物的污染，导致培养失败。 动物细胞培养中，易出现微生物的污染，导致培养失败。 因此，在动物细胞培养时，应严格无菌操作规程， 因此，在动物细胞培养时，应严格无菌操作规程，定期 对培养环境进行消毒，保证环境清洁无菌。 对培养环境进行消毒，保证环境清洁无菌。 对所用的器皿设备，根据不同材料选用合适的灭菌方法， 对所用的器皿设备，根据不同材料选用合适的灭菌方法， 对培养所用的试剂、培养基要除菌， 对培养所用的试剂、培养基要除菌，除菌后的培养基应作 无菌检查。 无菌检查。
（3）半连续式培养 ）
在分批培养的基础上，将分批培养的培养液部分取出，并重新补充加入 在分批培养的基础上，将分批培养的培养液部分取出， 等量的新鲜培养基，从而使反应器内培养液的总体积保持不变。 等量的新鲜培养基，从而使反应器内培养液的总体积保持不变。
（4）连续式培养 ）
指将细胞种子和培养液一起加入反应器内进行培养， 指将细胞种子和培养液一起加入反应器内进行培养，一方面新鲜培养液不断加入 反应器，另一方面又将反应液连续不断的取出，使反应条件处于一种恒定状态。 反应器，另一方面又将反应液连续不断的取出，使反应条件处于一种恒定状态。
（2）流加式培养 ）
指先将一定量的培养液装入反应器，在适宜的条件下接种细胞，进行培养， 指先将一定量的培养液装入反应器，在适宜的条件下接种细胞，进行培养，使细胞 不断生长，产物不断形成，而在此过程中随着营养物质的不断消耗， 不断生长，产物不断形成，而在此过程中随着营养物质的不断消耗，不断的向系统 中补充新的营养成分，使细胞进一步生长代谢，直到整个培养结束后取出产物。 中补充新的营养成分，使细胞进一步生长代谢，直到整个培养结束后取出产物。
第四节 动物及植物细胞制药
动植物细胞培养是指动、 动植物细胞培养是指动、植物细胞 在体外条件下的存活或生长。 在体外条件下的存活或生长。
一、动物细胞的培养
动物细胞产物及医学应用
产物 疫苗 人 动物 单克隆抗体 免疫调节剂 酶 激素 医学应用 小儿麻痹症，狂犬，风疹，乙肝表面抗原， 小儿麻痹症，狂犬，风疹，乙肝表面抗原，疱疹或某些癌症 牛病毒性腹泻，口蹄疫，犬瘟病，猪霍乱， 牛病毒性腹泻，口蹄疫，犬瘟病，猪霍乱，马脑炎等 IgG，IgM，IgA等 ， ， 等 干扰素，白细胞活化因子， 干扰素，白细胞活化因子，β-细胞生长因子，白细胞介素细胞生长因子，白细胞介素血清胸腺因子， 2，血清胸腺因子，巨噬细胞毒力因子 脲激酶，胶原酶，细胞色素 脲激酶，胶原酶，细胞色素P450，纤维蛋白溶酶原激活剂， ，纤维蛋白溶酶原激活剂， 胃蛋白酶，胰蛋白酶， 胃蛋白酶，胰蛋白酶，酪氨酸脱羧酶 绒膜促性腺激素，促红细胞生成素，生长激素， 绒膜促性腺激素，促红细胞生成素，生长激素，促黄体激素
将无菌技术贯穿于整个生产过程。 将无菌技术贯穿于整个生产过程。
二、植物组织培养
• 植物组织培养是指用无菌培养方法， 植物组织培养是指用无菌培养方法， 在人工制备的培养基上培养植物的一 个离体器官、组织或细胞，使其再生 个离体器官、组织或细胞， 为完整植株。 为完整植株。
• 根据培养的植物的材料不同，分为： 根据培养的植物的材料不同，分为：
苦橙花油 1125 600
香料， ～ 保加利亚玫 2000～3000 香料，调味品 吗啡 瑰油 毛地黄毒苷 3000 辅酶Q10 辅酶 可待因 600 650 心肌能障碍 强心剂
当归根油 800 春黄菊油 500 500～2000 ～
麻醉剂、 麻醉剂、镇痛 茉莉 药
1、动物细胞的形态 、
1) 成纤维细胞型 2) 上皮细胞型 3) 游走细胞型 4) 多行性细胞型 5) 悬浮型细胞
2、培养基的常用成分
1) 氨基酸 2) 维生素 3) 盐 4) 葡萄糖 5) 有机添加剂 6) 血清
3、培养基制备应考虑的因素 、
1) pH值 pH值
多数细胞系在pH7.4下生长很好。 下生长很好。 多数细胞系在 下生长很好 但上皮细胞以pH5.5合适。 合适。 但上皮细胞以 合适 酚红常用作指示剂。 酚红常用作指示剂。
（2） 气体交换 ① 氧气 各种培养对氧的要求不同， 各种培养对氧的要求不同，大多数动物 细胞培养适合于大气中的氧含量或更低 些。 ② 二氧化碳
（3） 培养温度 ）
温度是细胞再体外生存的基本条件之一， 温度是细胞再体外生存的基本条件之一， 来源不同的动物细胞，其最适生长温度是不相同的。 来源不同的动物细胞，其最适生长温度是不相同的。 温血动物细胞温度为36.5℃，可略低一点； 温血动物细胞温度为36.5℃，可略低一点； 36.5℃ 鸟类细胞在38.5℃时生长最佳。 鸟类细胞在38.5℃时生长最佳。 38.5℃时生长最佳 动物细胞对低温的耐受力比高温强。 动物细胞对低温的耐受力比高温强。 培养细胞在4℃下能生存数天，并能在-196℃下冷冻 培养细胞在4℃下能生存数天，并能在-196℃下冷冻 4℃下能生存数天 贮藏， 贮藏， 但超过正常温度2℃，只能耐受数小时，40℃以上细 但超过正常温度2℃，只能耐受数小时，40℃以上细 2℃ 胞很快死亡。 胞很快死亡。 变温动物细胞有较大的温度范围， 变温动物细胞有较大的温度范围，但应保持在一个恒定 值，且在所属动物的正常温度范围内。 且在所属动物的正常温度范围内。 温度调节的范围最大不超过0.5℃ 温度调节的范围最大不超过 ℃。
5、动物细胞培养的方法 、
动物细胞无论是贴壁培养还是悬浮培养，均可分为分批式、流加式、半连续式、 动物细胞无论是贴壁培养还是悬浮培养，均可分为分批式、流加式、半连续式、 连续式等多种培养方式。 连续式等多种培养方式。
（1）分பைடு நூலகம்式培养 ）
分批式培养是指先将细胞和培养液一次性装入反应器内 进行培养，细胞不断生长，同时产物也不断形成， 进行培养，细胞不断生长，同时产物也不断形成，形成一 段时间的培养后，终止培养。 段时间的培养后，终止培养。 在分批培养过程中可分为延滞期、对数生长期、减速期、 在分批培养过程中可分为延滞期、对数生长期、减速期、 平稳期和衰退期等五个阶段。 平稳期和衰退期等五个阶段。 在分批培养过程中能够控制的参数只有pH值 在分批培养过程中能够控制的参数只有pH值、温度和通 气量。 气量。
3、植物细胞培养流程
C —愈伤组织 愈伤组织 S —悬浮培养细胞 悬浮培养细胞
工业化生产的植物细胞培养产物 名称 长春新碱 长春花碱 价格/ 价格 （USD/kg） ） ≤1000000 ≤3500000 用途 抗肿瘤药物 抗肿瘤药物 名称 紫草宁 价格/ 价格 （USD/kg） ） 4000 用途 消炎、抗菌、 消炎、抗菌、 染料 香料 麻醉剂， 麻醉剂，镇 痛药 香料， 香料，中药 香料， 香料，药物 香料
2) 缓冲能力 3) 渗透压 4) 黏度
4、细胞培养的环境要求 、
（1） 支持物
体外培养的大多数动物细胞需在人工支持物上 单层生长。 单层生长。
1) 玻璃 2) 塑料制品 3) 微载体
大规模动物细胞贴壁培养最常用的支持物是 微载体，其材料有聚苯乙烯、交联葡萄糖、 微载体，其材料有聚苯乙烯、交联葡萄糖、 聚丙稀酰胺、纤维素衍生物、几丁质、明胶 聚丙稀酰胺、纤维素衍生物、几丁质、 通常用特殊的技术制成100 200μ 100～ 等。通常用特殊的技术制成100～200μm直径 的圆形颗粒，大多都是一次性的。 的圆形颗粒，大多都是一次性的。 支持物通过各种处理后， 支持物通过各种处理后，可改善细胞的贴壁 和生长性能。 和生长性能。
2、植物组织培养的优点
• 四季均可生产，不受地区、季节及有害生物的影响。 四季均可生产，不受地区、季节及有害生物的影响。 • 占地面积少，便于工厂化生产，可对细胞生长自动控制和 占地面积少，便于工厂化生产， 代谢过程合理调节。 代谢过程合理调节。 • 便于筛选高产细胞株。 便于筛选高产细胞株。 • 利于生物转化，寻找新的有效药物成分。植物细胞内存在 利于生物转化，寻找新的有效药物成分。 羟基化酶、氧化酶、还原酶、甲基化酶、酯化酶、糖基转 羟基化酶、氧化酶、还原酶、甲基化酶、酯化酶、 移酶、糖苷酶等多种酶, 移酶、糖苷酶等多种酶,植物培养物作为一种生物反应器转 化外源化合物，能够产生原植物所没有的， 化外源化合物，能够产生原植物所没有的，甚至是至今自 然界尚未发现的化合物。 然界尚未发现的化合物。 • 个体差异小，生产周期短，设备简单，能节省人力、物力 个体差异小，生产周期短，设备简单，能节省人力、 等。 • 利用组织培养过程中出现的芽变或人工诱变，或进行脱毒， 利用组织培养过程中出现的芽变或人工诱变，或进行脱毒， 培育新品种，提高药用植物品质。 培育新品种，提高药用植物品质。 • 保存种质资源。 保存种质资源。