大规模细胞培养技术简介大规模培养技术应用简介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。
上世纪60-70 年代，就已创立了可用于大规模培养动物细胞的微载体培养系统和中空纤维细胞培养技术。
近十数年来，由于人类对生长激素、干扰素、单克隆抗体、疫苗及白细胞介素等生物制品的需求猛增，以传统的生物化学技术从动物组织获取生物制品已远远不能满足这一需求。
随着细胞培养的原理与方法日臻完善，动物细胞大规模培养技术趋于成熟。
所谓动物细胞大规模培养技术( large-scale culture technology )是指在人工条件下(设定ph、温度、溶氧等) ，在细胞培养工厂 (Cosmo Cat.No. 1101-400 or 1101-800 )或生物反应器( bioreactor )中高密度大量培养动物细胞用于生产生物制品的技术。
目前可大规模培养的动物细胞有鸡胚、猪肾、猴肾、地鼠肾等多种原代细胞及人二倍体细胞、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，并已成功生产了包括狂犬病疫苗、口蹄疫疫苗、甲型肝炎疫苗、乙型肝炎疫苗、红细胞生成素、单克隆抗体等产品。
在过去几十年来，该技术经有了很大发展，从使用转瓶(rollerbottle) 、CellCube 等贴壁细胞培养，发展为一次性细胞培养工厂( Made by Cosmo )或生物反应器 (Bioreactor )进行大规模细胞培养。
第一代细胞培养技术核心问题是难以产业化或者说是规模化生产：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。
随着生物技术的发展，迫切需要大规模的细胞培养，特别是培养表达特异性蛋白的哺乳动物细胞，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。
单抗腹水生产一、单克隆抗体的生产获得稳定的杂交瘤细胞系后，即可根据需要大量生产单抗，以用于不同目的。
目前大量制备单抗的方法主要有：一是动物体内生产法，这是国内外实验室所广泛采用的；二是体外培养法。
（一）动物体内生产单抗通常情况下均采用动物体内生产单抗的方法，鉴于绝大数杂交瘤均有BALB/c 小鼠的骨髓瘤细胞与同品系的脾细胞融合得到，故首选SPF 级的BALB/c 小鼠。
本方法既是将一定量的杂交瘤细胞接种于小鼠腹腔内，杂交瘤细胞在腹腔内增值并产生腹水。
该方法操作简单，经济，但小鼠腹水中含有各种杂蛋白，需要提纯。
（二）体外培养生产单抗杂交瘤细胞并不是严格的贴壁生长的细胞，故既可以进行贴壁培养，又可以进行悬浮培养。
目前杂交瘤细胞的大量培养中主要两种类型的培养系统：1.悬浮培养系统：采用转瓶或发酵罐式的生物反应器，其中包括使用微载体。
（1）目前小规模悬浮培养多采用转瓶，通过搅拌使细胞呈悬浮状态；（2）大规模悬浮培养多采用发酵式的生物反应器，其培养方式可分为纯批式，流加式，半连续式和连续式；（3）微载体培养法：其中，微载体是以小的固体颗粒作为细胞生长的载体，在搅拌作用下微载体悬浮与培养液中，细胞则在固体可立表面生长成单层。
微载体主要以交联琼脂糖或葡聚糖，聚苯乙烯，玻璃等作为基质，其中以Cytodex I ，Biosilon 和Superbeads 为好，近来研究表明，该法收杂交瘤细胞大量培养的理想途径之一。
2.细胞固定化培养系统：包括中空纤维细胞培养系统和微囊化细胞培养系统。
（1）中空纤维细胞培养系统：该系统由中空纤维生物反应器，培养基容器，供氧器和蠕动泵等组成。
中空纤维的内腔表面是一层半透性的超滤膜，其孔径只允许营养物质和代谢废物的进出，而对细胞和大分子物质（如 Ig）有滞留作用。
目前使用的中空纤维生物反应器分为柱式，板框式和中心流管式。
该方法大规模生产单抗时成本低，并可获得高产量高纯度的抗体，但其设备价格昂贵，限制了其使用范围。
第一章：绪论思考题1.什么是生物技术？生物技术所包含的内容及定义。
答：1）生物技术又称生物工程，指人们以现代生命科学为基础，结合先进的工程技术手段和其他基础学科的科学原理，按照预先的设计改造生物体或加工生物原料，为人类生产出所需产品或达到某种目的的技术。
2）包括基因工程、细胞工程、发酵工程、酶工程、蛋白质工程、抗体工程、糖链工程、海洋生物技术及生物转化等。
（具体定义见P1）。
2.生物技术药物的概念及分类。
答：1）指采用DNA重组技术或其他生物技术生产的用于预防、治疗和诊断疾病的药物，主要是重组蛋白或核酸类药物。
2）a.按照用途：预防、诊断、治疗；b.按作用类型：细胞因子类、激素类、酶类、疫苗、单克隆抗体类、反义核酸、RNA干扰类、基因治疗药物；c.按照生化特性：多肽类、蛋白质类、核酸类、聚乙二醇化多肽或蛋白质。
3.生物技术药物在理化性质、药理学与作用、生产制备和质量控制方面的特性。
答：1）理化性质（从药物多是蛋白质或核酸出发）：a.相对分子质量大；b.结构复杂；c.稳定性差；2）药理学作用：a.活性与作用机制明确；b.作用针对性强；c.毒性低；d.体内半衰期短；e.有种属特异性；f.可产生免疫原性；3）生产制备特性：a.药物分子在原料中含量低；b.原料中常存在降解目标产物的杂质；c.制备工艺条件温和；d.分离纯化困难；e.产品易受有害物质污染；4）质量控制特性：a.质量标准内容的特殊性；b.制造项下的特殊规定；c.检定项下的特殊规定。
4.生物技术制药的概念和主要研究内容与任务。
答：1）指利用基因工程、细胞工程等生物技术的原理和方法，来研究、开发和生产预防、治疗和诊断疾病的药物的一门科学。
2）主要研究内容与任务：a.生物制药技术的研究、开发与应用；b.利用生物技术研究、开发和生产药物。
第二章：基因工程制药思考题1.简述基因工程制药的基本原理和基本流程。
答：1）利用重组DNA技术将外源基因导入到宿主菌或宿主细胞进行大规模培养和诱导表达以获取蛋白质药物的过程称为基因工程制药。
