第二章 动物细胞大规模培养和专用生物反应器
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●贴壁依赖型细胞：需要附着于带适量电荷 的固体或半固体表面才能生长，大多数动物 细胞，包括非淋巴组织细胞和许多异倍体细 胞均属于这一类。
●非贴壁依赖型细胞：无需附着于固相表面 即可生长，包括血液、淋巴组织细胞、许 多肿瘤细胞及某些转化细胞。
实用文档
“贴壁单核”细胞培养
贴壁的单核细胞
贴壁细胞
细胞培养的实用人文参档愈伤组织
实用文档
动物细胞大规模培养技术：
（large-scale culture technology）
定义：指在人工条件下（设定pH、温度、 溶氧等），在细胞生物反应器中高密度大 量培养动物细胞用于生产生物制品的技术 。
通过大规模体外培养技术培养哺乳类 动物细胞是生产生物制品的有效方法
实用文档
可大规模培养的动物细胞
触培养液和空气，从而提供较
好的传质和传热条件。
实用文档
转瓶机
转瓶培养的优、缺点
优点：
结构简单，投资少，技术
成熟，重复性好，放大只 需简单的增加转瓶数量等。
实用文档
• 随着生物技术的发展，迫切需要大规模的细胞 培养，以便获得大量有用的细胞表达产物。
• 采用玻璃瓶静置或旋转瓶的培养方法，已不能 满足所需细胞数量及其分泌产物。
• 自70年代以来，较常见的细胞培养生物反应器 有空气提升反应器，中空纤维管反应器，无泡 搅拌反应器及篮式生物反应器等。
• 80年代以来，人们逐渐开始以生物反应器培养 代替鼠腹水的方法获得单克隆抗体。
实用文档
贴壁培养细 胞转瓶机
实用文档
2、贴壁培养的优点：
●容易更换培养液：细胞紧密黏附于固相表面， 可直接倾去旧培养液，清洗后直接加入新培养液 。 ●容易采用灌注培养，从而达到提高细胞密度的 目的；因细胞固定表面，不需过滤系统。 ●当细胞贴壁于生长基质时，很多细胞将更有效 的表达一种产品。 ●同一设备可采用不同的培养液/细胞的比例。 ●适用于所有类型细胞。
目前已实现商业化的产品：
口蹄疫疫苗、狂犬病疫苗、牛白血病病毒疫苗、 脊髓灰质炎病毒疫苗、乙型肝炎疫苗、疱疮病毒 疫苗、巨细胞病毒疫苗、α及β干扰素、血纤维 蛋白溶酶原激活剂、凝血因子Ⅷ和Ⅸ、促红细胞 素、松弛素、生长激素、蛋白C、免疫球蛋白、 尿激酶、激肽释放酶及200种单克隆抗体等。
实用文档
第一节 常用的培养方法
通过植物组织培养的药物：奎宁、长春碱、洋地黄、 紫草素、人参皂甙等
实用文档
1
大 规2 模 动 物3 细 胞 培 养4 工 艺 流5 程 图
6
8 7
9
10 细胞培养反应器
诱生剂 细胞
细胞
浓缩纯化
提取 纯化
产品（肿瘤抗原）
提取 纯化
实用文档 产品（干扰素）
产品（单克隆抗体）
大规模培养动物细胞的方法：
知识回顾
动物细胞培养步骤
一般步骤：
无菌取出目的细胞所在组织，用培养液漂洗干净
以锋利无菌刀具割舍多余部分，切成小组织块 将小组织块置解离液（含蛋白酶类）离散细胞。
低速离心洗涤细胞后，将目的细胞吸移培养瓶培养
实用文档
植物细胞（组织）培养流程
悬浮细胞培养
收集细胞
提取纯化 产物
药物制剂
脱分化：离体植物器官、组织或细胞，在培养了一段时间 后，会通过细胞分裂，形成愈伤组织（细胞排列疏松而无 规则，是一种高度液泡化的呈无定形状态的薄壁细胞）。
动物细胞生长特性：
1.细胞生长缓慢，易污染，培养需用抗生素 2.细胞大，无细胞壁，机械强度低，环境适应性差 3.需氧少，不耐受强力通风与搅拌 4.群体生长效应，贴壁生长（锚地依赖性） 5.培养过程产品分布细胞内外，成本高 6.原代培养细胞一般繁殖50代即退化死亡
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依据在体外培养时对生长基质依赖性差异， 动物细胞可分为两类：
利用动物细胞培养技术生产的生物制品已占 世界生物高技术产品市场份额的50% 。
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• 发展：在过去几十年来，从使用转瓶(roller
bottle) 、CellCube等贴壁细胞培养，发展为生 物反应器（Bioreactor）进行大规模细胞培养。
第一代细胞培养技术核心问题：难以产业化！
• 一是在工艺生产时不能大规模制备产品； • 二是非批量生产容易导致产品质量的不均一性 • 三是难以对同批生产进行生产和质量控制。
• 贴壁培养 • 悬浮培养 • 固定化培养
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一、贴壁培养（attachment culture）
细胞贴附在一定的固相表面进行的培养 。
1、生长特性：贴壁依赖型细胞在 培养时要贴附于培养（瓶）器皿壁上 ，细胞一经贴壁就迅速铺展，然后开 始有丝分裂，并很快进入对数生长期 。一般数天后就铺满培养表面，并形 成致密的细胞单层。
鸡胚、猪肾、猴肾、地鼠肾等多种原代细 胞
人二倍体细胞 cho（中华仓鼠卵巢）细胞 BHK-21(仓鼠肾细胞) Vero细胞(非洲绿猴肾传代细胞，是贴壁 依赖的成纤维细胞)等。
实用文档
实用文档
个性化培养基是胞细培养基的发展方向
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Spinner培养系统
图 8.3 细胞工厂
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图 8.1 细胞培养瓶
问题
上节课我们学了什么？
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源自文库物反应器
• 生物反应器的一些概念 • 生物反应器的基本类型
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第二章 动物细胞大规模培养和专用 生物反应器
• 学时：2节课 • 主要内容：
常用培养方法 动物细胞培养的操作方式 细胞培养过程的放大 动物细胞培养生物放大器
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相关知识介绍
• 动物细胞培养开始于上世纪初1962年, 其 规模逐渐扩大, 发展至今已成为生物、医 学研究和应用中广泛采用的技术方法(生产 酶、生长因子、疫苗和单抗等)。
主要有转瓶、中空纤维（后面专题介绍） 、玻璃珠、微载体系统（后面介绍）等。
贴壁培养细 胞转瓶机
实用文档
细胞转瓶培养器
转瓶培养系 统：
为最初采用系统，
一般用于小量培养到大规模培
养的过渡阶段，或作为生物反
应器接种细胞准备的一条途径
。细胞接种在旋转的圆筒形培
养器——转瓶中，培养过程中
转瓶不断旋转，使细胞交替接
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灌注培养 实用文档
3、贴壁培养的缺点：
与悬浮培养法相比， ●扩大培养比较困难，投资大 ； ●占地面积大； ●不能有效监测细胞的生长；
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4、细胞贴壁的表面：
要求具有净阳电荷和高度表面活 性。对微载体而言还要求具一定电 荷密度；若为有机物表面，必须具 有亲水性，并带阳电荷。
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5、贴壁培养系统：
●非贴壁依赖型细胞：无需附着于固相表面 即可生长，包括血液、淋巴组织细胞、许 多肿瘤细胞及某些转化细胞。
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“贴壁单核”细胞培养
贴壁的单核细胞
贴壁细胞
细胞培养的实用人文参档愈伤组织
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动物细胞大规模培养技术：
（large-scale culture technology）
定义：指在人工条件下（设定pH、温度、 溶氧等），在细胞生物反应器中高密度大 量培养动物细胞用于生产生物制品的技术 。
通过大规模体外培养技术培养哺乳类 动物细胞是生产生物制品的有效方法
实用文档
可大规模培养的动物细胞
触培养液和空气，从而提供较
好的传质和传热条件。
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转瓶机
转瓶培养的优、缺点
优点：
结构简单，投资少，技术
成熟，重复性好，放大只 需简单的增加转瓶数量等。
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• 随着生物技术的发展，迫切需要大规模的细胞 培养，以便获得大量有用的细胞表达产物。
• 采用玻璃瓶静置或旋转瓶的培养方法，已不能 满足所需细胞数量及其分泌产物。
• 自70年代以来，较常见的细胞培养生物反应器 有空气提升反应器，中空纤维管反应器，无泡 搅拌反应器及篮式生物反应器等。
• 80年代以来，人们逐渐开始以生物反应器培养 代替鼠腹水的方法获得单克隆抗体。
实用文档
贴壁培养细 胞转瓶机
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2、贴壁培养的优点：
●容易更换培养液：细胞紧密黏附于固相表面， 可直接倾去旧培养液，清洗后直接加入新培养液 。 ●容易采用灌注培养，从而达到提高细胞密度的 目的；因细胞固定表面，不需过滤系统。 ●当细胞贴壁于生长基质时，很多细胞将更有效 的表达一种产品。 ●同一设备可采用不同的培养液/细胞的比例。 ●适用于所有类型细胞。
目前已实现商业化的产品：
口蹄疫疫苗、狂犬病疫苗、牛白血病病毒疫苗、 脊髓灰质炎病毒疫苗、乙型肝炎疫苗、疱疮病毒 疫苗、巨细胞病毒疫苗、α及β干扰素、血纤维 蛋白溶酶原激活剂、凝血因子Ⅷ和Ⅸ、促红细胞 素、松弛素、生长激素、蛋白C、免疫球蛋白、 尿激酶、激肽释放酶及200种单克隆抗体等。
实用文档
第一节 常用的培养方法
通过植物组织培养的药物：奎宁、长春碱、洋地黄、 紫草素、人参皂甙等
实用文档
1
大 规2 模 动 物3 细 胞 培 养4 工 艺 流5 程 图
6
8 7
9
10 细胞培养反应器
诱生剂 细胞
细胞
浓缩纯化
提取 纯化
产品（肿瘤抗原）
提取 纯化
实用文档 产品（干扰素）
产品（单克隆抗体）
大规模培养动物细胞的方法：
知识回顾
动物细胞培养步骤
一般步骤：
无菌取出目的细胞所在组织，用培养液漂洗干净
以锋利无菌刀具割舍多余部分，切成小组织块 将小组织块置解离液（含蛋白酶类）离散细胞。
低速离心洗涤细胞后，将目的细胞吸移培养瓶培养
实用文档
植物细胞（组织）培养流程
悬浮细胞培养
收集细胞
提取纯化 产物
药物制剂
脱分化：离体植物器官、组织或细胞，在培养了一段时间 后，会通过细胞分裂，形成愈伤组织（细胞排列疏松而无 规则，是一种高度液泡化的呈无定形状态的薄壁细胞）。
动物细胞生长特性：
1.细胞生长缓慢，易污染，培养需用抗生素 2.细胞大，无细胞壁，机械强度低，环境适应性差 3.需氧少，不耐受强力通风与搅拌 4.群体生长效应，贴壁生长（锚地依赖性） 5.培养过程产品分布细胞内外，成本高 6.原代培养细胞一般繁殖50代即退化死亡
实用文档
依据在体外培养时对生长基质依赖性差异， 动物细胞可分为两类：
利用动物细胞培养技术生产的生物制品已占 世界生物高技术产品市场份额的50% 。
实用文档
• 发展：在过去几十年来，从使用转瓶(roller
bottle) 、CellCube等贴壁细胞培养，发展为生 物反应器（Bioreactor）进行大规模细胞培养。
第一代细胞培养技术核心问题：难以产业化！
• 一是在工艺生产时不能大规模制备产品； • 二是非批量生产容易导致产品质量的不均一性 • 三是难以对同批生产进行生产和质量控制。
• 贴壁培养 • 悬浮培养 • 固定化培养
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一、贴壁培养（attachment culture）
细胞贴附在一定的固相表面进行的培养 。
1、生长特性：贴壁依赖型细胞在 培养时要贴附于培养（瓶）器皿壁上 ，细胞一经贴壁就迅速铺展，然后开 始有丝分裂，并很快进入对数生长期 。一般数天后就铺满培养表面，并形 成致密的细胞单层。
鸡胚、猪肾、猴肾、地鼠肾等多种原代细 胞
人二倍体细胞 cho（中华仓鼠卵巢）细胞 BHK-21(仓鼠肾细胞) Vero细胞(非洲绿猴肾传代细胞，是贴壁 依赖的成纤维细胞)等。
实用文档
实用文档
个性化培养基是胞细培养基的发展方向
实用文档
Spinner培养系统
图 8.3 细胞工厂
实用文档
图 8.1 细胞培养瓶
问题
上节课我们学了什么？
实用文档
源自文库物反应器
• 生物反应器的一些概念 • 生物反应器的基本类型
实用文档
第二章 动物细胞大规模培养和专用 生物反应器
• 学时：2节课 • 主要内容：
常用培养方法 动物细胞培养的操作方式 细胞培养过程的放大 动物细胞培养生物放大器
实用文档
相关知识介绍
• 动物细胞培养开始于上世纪初1962年, 其 规模逐渐扩大, 发展至今已成为生物、医 学研究和应用中广泛采用的技术方法(生产 酶、生长因子、疫苗和单抗等)。
主要有转瓶、中空纤维（后面专题介绍） 、玻璃珠、微载体系统（后面介绍）等。
贴壁培养细 胞转瓶机
实用文档
细胞转瓶培养器
转瓶培养系 统：
为最初采用系统，
一般用于小量培养到大规模培
养的过渡阶段，或作为生物反
应器接种细胞准备的一条途径
。细胞接种在旋转的圆筒形培
养器——转瓶中，培养过程中
转瓶不断旋转，使细胞交替接
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灌注培养 实用文档
3、贴壁培养的缺点：
与悬浮培养法相比， ●扩大培养比较困难，投资大 ； ●占地面积大； ●不能有效监测细胞的生长；
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4、细胞贴壁的表面：
要求具有净阳电荷和高度表面活 性。对微载体而言还要求具一定电 荷密度；若为有机物表面，必须具 有亲水性，并带阳电荷。
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5、贴壁培养系统：