细胞工程在生物制药的应用与展望

细胞工程在生物制药的应用与展望

【摘要】细胞工程近年来以其独特的优势在生物制药方面扮演着越来越重要的角色，其中包括动物细胞工程和植物细胞工程的应用，分别生产不同的药用产物。

【关键词】动物细胞工程植物细胞工程生物制药应用前景

细胞工程

细胞工程是指以细胞为单位，按人们的意志，应用细胞生物学、分子生物学等理论和技术，通过类似于工程学的步骤，在细胞整体水平或细胞器水平上，按照人们的意愿来改变细胞内的遗传物质以获得新型生物或特种细胞产品的一门综合性科学技术。[1]它主要由上游工程（包括细胞培养、细胞遗传操作和细胞保藏）和下游工程（即将已转化的细胞应用到生产实践中用以生产生物产品的过程）两部分构成。当前细胞工程所涉及的主要技术领域包括真核细胞的基因重组、导入、扩增和表达的理论和技术，细胞融合技术、细胞器特别是细胞核移植技术、染色体改造技术、转基因动植物技术、细胞大量培养技术、将有关产物提取纯化的技术等方面。

动物细胞工程制药

一、细胞融合

细胞融合指在诱导剂或促融剂作用下，两个或两个以上的异源细胞或原生质体相互接触，进而发融合并形成杂种细胞的现象。细胞融合技术作为细胞工程的核心基础技术之一，不仅在农业、工业的应用领域不断扩大，而且在医药领域也取得了开创性的研究成果，如单克隆抗体、疫苗等生物制品的生产。

二、转基因动物

利用转基因动物乳腺反应器生产药用或食品蛋白是生物制药领域近年来研究的热点之一。因为乳腺是一个外分泌器官，乳汁不进入体内循环，不会影响到转基因动物本身的生理反应，从转基因动物的乳汁中获取的目的基因产物，不但产量高、易提纯，而且表达的蛋白经过了充分的修饰加工，具有稳定的生物活性，因此又被称为动物乳腺生物反应器，所以用乳腺表达人类所需蛋白基因的羊、牛等产量高的动物就相当于一座药物工厂。

三、细胞核移植技术

细胞核移植技术，是指将一个动物细胞的细胞核移植至去核的卵母细胞中，产生与供细胞核动物的遗传成份一样的动物的技术。科学家们已经先后在绵羊、小鼠、牛、猪、山羊等动物上获得胚胎细胞核移植后代，目前，体细胞克隆也在牛、山羊、小鼠等物种上均获得了成功。若将转基因与细胞核移植技术获得的克隆动物工厂相结合，在生物制药方面具有巨大的潜在应用价值。

四、动物细胞大规模培养

动物细胞的大规模高效培养技术是生物制药的关键技术，通过动物细胞培养生产生物产品已成为全球生物工业的主要支柱。目前动物细胞培养生产较多的生物制剂是蛋白和抗体，通常采用中国仓鼠的卵巢细胞，事先将能产生某种蛋白质药品的基因片段与仓鼠卵巢细胞的D N A 融合．再在培养液中大量培养它们、最后得到所需药品。与微生物发酵法比，虽然

产量相对较低。但设备费用节省得多，如属于小品种、小产品类生物工程产品，可采用此法。

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植物细胞工程制药

植物细胞含有人类所需的成分，以前靠采用传统的方法提取分离这些物质，但由于如今资源短缺，和需求量的不断加大，且受提取技术限制，靠提取分离途径已经很难满足人类的需要，而人们发现，离体的高等植物细胞也具有合成并积累人类所需要的这些成分，因此利

用植物细胞培养技术生产内含药物以其独特的优势而逐渐被重视，植物细胞培养除了可以生产原植物本身含有的天然药物外，还可进行生物转化和生产原植物没有的化合药物，植物细胞生产药用有效成分便应运而生。[3]

一、细胞培养

近年来植物细胞培养技术主要致力于高产细胞株选育方法、悬浮培养技术、多级培养和固定化细胞技术、培养工艺优化控制、生物反应器研制、下游纯化技术等方面，并取得了较大进展。

二、遗传特性的改造

仅仅对细胞进行培养还不够，要使培养的细胞能为人类服务，就要对其进行一定的改造。采用基因工程手段对植物细胞进行改造，可以让细胞梯状更好地为我们服务，对次级代谢产物的产量、质量更满足人类的要求。[4]

三、影响植物次级代谢产物积累的因素

在植物组织和细胞培养过程中，影响植物次级代谢产物产生和累积的因素主要有：（1）生物条件，如外植体、季节、休眠、分化等。（2）物理条件，如温度、光、通气、pH和渗透压等。（3）化学条件，如无机盐、碳源、植物生长调节剂、维生素、氨基酸、核酸、抗生素、天然物质、前体等。（4）工业培养条件，如培养罐类型、通气、搅拌和培养方法等。

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细胞工程在生物制药方面的应用前景展望

作为现代生物技术之一的细胞工程技术在近半个世纪来突飞猛进，它已在医药领域取得了许多具有开创性的研究成果，如通过细胞融合技术形成的杂交瘤细胞生产的单克隆抗体已广泛用于临床治疗，并显示出独特的疗效，获得了很好的社会和经济效益。随着细胞工程技术研究的不断深入，它的前景及其产生的影响将会日益地显示出来。

参考文献

[1]李志勇.细胞工程.北京：科学出版社，2003.2，7

[2]马瑞丽.动物细胞工程制药的研究进展.科技资讯，2007，No.14，28－29

[3]李志勇.细胞工程.北京：科学出版社，2003.2，57－58

[4]李刚等.我国细胞工程制药的研究现状和发展前景.中国现代应用药学杂志，2002年8第19卷第4期，278－281

[5]夏焕章等.生物技术制药.北京：高等教育出版社，2006.4，192