动物细胞工程制药的研究进展
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《动物细胞工程》细胞工程实践在现代生物学领域,动物细胞工程是一项至关重要的技术,它为医学、农业、生物制药等众多领域带来了革命性的变化。
动物细胞工程涵盖了一系列复杂而精妙的技术手段,通过对动物细胞的培养、改造和应用,我们能够实现许多以前难以想象的目标。
细胞培养是动物细胞工程的基础。
想象一下,在一个无菌的环境中,为细胞提供适宜的营养物质、温度、酸碱度和气体环境,让它们能够茁壮成长。
这就好比为一群特殊的“居民”打造了一个理想的“社区”。
在这个“社区”里,细胞们可以自由地分裂、增殖,并展现出它们独特的生物学特性。
为了实现这一目标,科学家们需要精心调配培养基,其中包含了各种氨基酸、维生素、无机盐等成分,以满足细胞的生长需求。
同时,还需要严格控制培养条件,防止细菌、病毒等“外敌入侵”,确保细胞的健康生长。
动物细胞融合技术则为细胞工程开辟了新的途径。
就好像把两个不同的“团队”合并在一起,形成一个更强大的“联盟”。
通过物理、化学或生物的方法,使不同种类的动物细胞相互融合,产生具有新特性的杂种细胞。
这一技术在单克隆抗体的制备中发挥了关键作用。
单克隆抗体,这种具有高度特异性和亲和力的“生物导弹”,能够精准地识别和攻击病原体或病变细胞,为疾病的诊断和治疗带来了巨大的希望。
例如,在癌症的治疗中,单克隆抗体可以特异性地结合癌细胞表面的标志物,将药物精准地输送到肿瘤部位,提高治疗效果的同时降低了对正常细胞的损伤。
细胞核移植技术更是动物细胞工程中的一项神奇操作。
它就像是给细胞进行了一次“换脑手术”。
将一个细胞的细胞核取出,移植到另一个去核的细胞中,从而赋予这个新细胞特定的遗传信息。
这一技术最著名的应用就是克隆动物的诞生。
克隆羊多利的出现,让全世界为之震惊。
虽然克隆技术在伦理和道德方面引发了广泛的讨论,但它在医学研究、濒危动物保护等领域仍然具有潜在的应用价值。
比如,通过克隆技术,可以复制出具有优良性状的家畜,提高畜牧业的生产效率;也可以为那些因疾病或意外失去器官的患者提供个性化的器官移植来源,解决器官短缺的问题。
动物细胞工程在医药生产中的应用生物技术的飞速发展,为医药生产带来了一次革命性的变革。
动物细胞工程是一种基于细胞的生物技术,通过基因重组技术,对动物细胞进行改造,使它们能够表达制造高质量蛋白的基因。
这种技术已经被广泛应用于医药生产领域,可以生产出高质量、高效、低成本、安全的生物药。
本文将对动物细胞工程在医药生产中的应用进行探讨。
1. 动物细胞工程的概念动物细胞工程是基于细胞的生物技术,主要应用于生产蛋白类药物。
它利用基因工程技术,对动物细胞进行改造,使其能够表达和分泌特定蛋白。
这样,就可以利用这些细胞生产高质量、高效、低成本的生物药。
2. 动物细胞工程的优势与传统化学合成制药方法相比,动物细胞工程具有以下优势:(1)生产高质量、高效的药物动物细胞工程可以确保药物的高质量和高效性。
相比之下,传统的制药方法往往会伴随着药物品质不稳定、副作用大等问题。
(2)低制药成本动物细胞工程可以大量生产药物,成本低,能够产生更好的经济效益。
(3)适应性广泛动物细胞工程适应性广泛,能够生产多种类型的生物药,包括重组人类蛋白、单克隆抗体、疫苗等。
(4)安全性高动物细胞工程生产的生物药一般都是高度纯化的,病原微生物污染的风险小。
3. (1)生产重组人类蛋白动物细胞工程已经成功地用于生产一些重要的重组人类蛋白,例如:人类干扰素、人类EPO、人类生长激素等。
这些蛋白已被证明在治疗人类健康问题方面具有重要作用。
(2)生产单克隆抗体单克隆抗体已经用于治疗多种疾病,如肿瘤、关节炎、多发性硬化等。
通过基因工程技术,可以大量生产单克隆抗体。
动物细胞工程生产的单克隆抗体具有更好的能够生产的稳定性和效能,自然更加被人们所接受。
(3)疫苗动物细胞工程还用于生产各种类型的疫苗,包括病毒疫苗、癌症疫苗和细菌疫苗。
这些疫苗大部分都是通过基因工程技术生产,对提高药品效力和安全性有重要作用。
4. 动物细胞工程的局限性虽然动物细胞工程在医药生产中具有诸多优势,但仍然存在一些局限性,例如:(1)系统复杂、技术门槛高动物细胞工程涉及到的技术非常复杂,需要多种技术的综合应用。
细胞工程在生物制药工业中的地位研究作者:陈梦菲来源:《祖国》2020年第05期摘要:生物制药是指通过对生物有效成分的提取来治疗疾病,细胞工程则是生物制药中最为关键的技术,是指在动物细胞的基础上进行体外培养来扩增和生产出生物产品,或将其用来发现与测试新药。
这种快速培养细胞的方法给生物制药提供了新的思路,促进了生物制药的全面发展。
本文综述细胞工程在生物制药中的地位,以期为其在生物制药的应用提供一定的理论借鉴依据。
关键词:细胞工程; ;生物制药; ;体外培养在医疗技术和生物工程的不断发展下,生物制药也在我国迎来了属于自己的发展机遇。
根据当前已有的文献研究显示,全球一半以上的药品都用到了生物制药的技术,最明显的就是有着强效消炎功效的抗生素。
此外,生物制药的手段也在不断提高,在免疫系统和内分泌系统疾病的治疗中,也越发多的见到了生物制药的身影。
从2010年开始至今,我国生物制药的销售额每年都在稳步提升,说明生物制药的规模在不断壮大。
而细胞工程是生物制药的重要组成部分,生物制药能有今天的成就离不开生物工程的支持。
本文重点研究细胞工程在生物制药中的地位,为促进生物制药的进一步发展提供一定的理论思路。
一、什么是细胞工程细胞工程是生物制药的重要分支,是指在应用中结合细胞、分子、发育及遗传生物学等理论,根据实际需求在动物或植物细胞组织上重新进行培养,制成新的制藥产品[1]。
对细胞工程的研究主要涵盖了组织培养、细胞融合、细胞移植、染色体细胞以及转基因生物等多项内容,其在生物制药实际生产中发挥出了重要的作用。
二、细胞工程在生物制药中的具体应用目前生物制药中很多药品都依赖于细胞工程的支持,如抗生素、疫苗等,在疾病的预防和治疗中发挥了重要作用。
在下文中,将提到细胞工程在生物制药中的具体应用。
(一)细胞级微粉碎加工技术细胞级微粉碎加工技术是基于微粉化技术的进一步发展。
以植物细胞为例,在植物细胞里含有大量的有益成分,利用细胞工程技术来让带有有益成分的细胞大量繁殖。
动物细胞工程制药导语动物细胞工程制药是一种利用动物细胞进行生物制药的技术。
该技术已经取得了显著的进展,并在医药领域发挥着重要作用。
本文将介绍动物细胞工程制药的原理、应用和前景。
一、动物细胞工程制药的原理动物细胞工程制药是利用动物细胞系统表达和生产药物的一种技术。
其主要原理包括以下几个步骤:1.动物细胞培养:首先需要选择合适的动物细胞系,并进行培养。
常见的动物细胞系包括CHO细胞、HEK293细胞等。
细胞培养的条件包括培养基、培养温度、培养时间等。
2.基因克隆和转染:将药物的基因通过基因克隆技术导入到动物细胞中,使其具有产生目标药物的能力。
转染的方式包括质粒转染、病毒转染等。
3.细胞培养和增殖:转染后的细胞需要在培养条件下进行生长和增殖。
通常会添加适当的生长因子和培养基来促进细胞的生长。
4.产物分离和提纯:最后,通过适当的方法分离和提纯目标药物,可以使用离心、超滤、层析等技术进行分离纯化。
二、动物细胞工程制药的应用动物细胞工程制药已经广泛应用于医药领域,为药物的研发和生产提供了重要的技术支持。
其主要应用包括以下几个方面:1.蛋白质药物生产:利用动物细胞工程制药技术可以生产多种重要的蛋白质药物,如抗体、细胞因子等。
这些蛋白质药物在治疗癌症、免疫性疾病等方面具有重要作用。
2.疫苗生产:动物细胞工程制药技术也可以用于疫苗的生产。
通过导入相应的病原体基因到动物细胞中,使其产生病原体相关的抗原,从而制备疫苗。
3.基因治疗:动物细胞工程制药技术还可以用于基因治疗。
通过将目标基因导入到患者的细胞中,实现对基因相关疾病的治疗。
4.抗病毒药物:某些动物细胞工程技术还可以用于抗病毒药物的生产。
通过将抗病毒基因导入到动物细胞中,使其产生抗病毒蛋白,从而对抗病毒感染。
三、动物细胞工程制药的前景随着基因工程和生物技术的不断发展,动物细胞工程制药在未来的前景十分广阔。
以下是动物细胞工程制药的一些未来发展趋势:1.技术的进一步成熟:随着技术的不断发展,动物细胞工程制药技术将变得更加成熟,能够更准确、高效地生产药物。
动物细胞培养在生物制药中的应用在现代生物制药工业中,动物细胞培养技术已经成为了不可或缺的一部分。
在这项技术中,生物制药公司使用动物细胞培养来产生各种重要的蛋白质药物,如抗体、疫苗、生长因子、激素等等。
这些药物在诊断和治疗多种疾病中都有广泛的应用。
本文将介绍动物细胞培养在生物制药中的应用,并探讨动物细胞培养技术的未来发展方向。
一、动物细胞培养的优势与传统的细菌和真菌发酵相比,动物细胞培养具有以下几个优势:1. 生产的目标蛋白质与人类细胞更为相似,使得产品更容易被人体吸收和利用。
2. 更容易实现精确的糖基化修饰,提高了产品的稳定性和活性。
3. 更容易实现大规模生产,并且产品纯度高、无毒副作用,安全性更高。
二、动物细胞培养在制药上的应用1. 抗体药物抗体药物是以动物细胞培养为基础开发生产的一类药物。
抗体药物的生产需要大量的高质量抗体,而这些抗体难以通过人工合成或是提取获得。
动物细胞培养技术为制造这些药物提供了一种可靠、经济、大规模的方法。
2. 疫苗大多数疫苗都是由微生物(如细菌或病毒)制成。
这些微生物可以定向激发人体免疫系统产生特定的抗体,以此来预防疾病。
疫苗生产中动物细胞培养技术的主要任务是生产疫苗的原料。
通过动物细胞培养生产疫苗原料,可以获得更多的病原体,从而大规模地生产有效的、高质量的疫苗。
3. 生长因子、激素生长因子和激素是人类生长、发育和代谢所必需的重要分子。
这些分子可以通过动物细胞培养来生产。
糖尿病的胰岛素也是一种生产自动物细胞培养中的产品,通过动物细胞培养技术可以在大规模生产中提高糖尿病患者的生活质量。
三、动物细胞培养技术的未来发展动物细胞培养技术的未来将在很大程度上取决于技术的发展。
提高细胞培养速度、减少成本、提高产品的稳定性和质量等是未来发展的重要方向。
基因编辑技术将更好地支持动物细胞工程,人工智能也可以来优化组织培养环境。
除此之外,转基因技术被认为可以在未来为生物制药行业推动自身革命性发展,通过人为改造细胞功能,以获得医学需要的药物。
细胞工程技术在制药领域的应用细胞工程技术是生物工程领域中重要的一个分支,它涵盖了许多关键方面,包括细胞培养、基因克隆、蛋白表达和疫苗研发等。
在制药领域中,细胞工程技术的应用已经成为一种趋势。
本文旨在探讨细胞工程技术在制药领域的应用,并简要介绍其中的一些关键技术。
一、细胞培养技术细胞培养技术是细胞工程技术的重要环节,它是在实验室中利用无菌技术将单个细胞培养成大量细胞的一种方法。
细胞培养技术在制药领域中应用非常广泛,其中最重要的应用就是生产蛋白质药物。
传统的蛋白质药物生产采用从动物或人体中提取蛋白质的方法。
这种方法的问题在于它往往需要大量的动物和人体检测样本,而且很难保证蛋白质的纯度和质量。
通过细胞培养技术,制药公司可以生产高质量、高纯度的蛋白质药物,而无需使用动物或人体检测样本。
二、基因克隆技术基因克隆技术是细胞工程技术的另一个重要环节,这种技术可以将目标基因从一个细胞中扩增到大量细胞中。
制药公司利用这种技术可以生产旨在治疗各种疾病的基因药物。
基因药物是利用基因工程技术生产的一类药物。
与传统药物不同,基因药物利用基因克隆技术将带有特定功能的基因序列插入目标细胞中。
这种技术可以有效治疗许多药品难以治疗的疾病,例如囊性纤维化、多发性硬化症和类风湿性关节炎等。
三、蛋白表达技术蛋白表达技术是细胞工程技术中最为关键的环节之一,它涵盖了从基因到蛋白表达的所有步骤。
利用蛋白表达技术,制药公司可以生产各种重要的蛋白质药物。
蛋白质药物是临床上最常用的药物之一,它们对多种疾病具有治疗作用,例如糖尿病、肿瘤和中风等。
利用蛋白表达技术,制药公司可以大规模生产高质量、高效的蛋白质药物。
四、疫苗研发技术疫苗研发技术是细胞工程技术在制药领域中另一个非常重要的应用。
这种技术可以生产各种高效的疫苗,用于预防各种疾病的爆发。
疫苗是用于预防疾病的药物。
利用细胞工程技术,制药公司可以生产高效的疫苗,以预防许多疾病的爆发,例如流感、肺炎和狂犬病等。
摘要细胞工程制药是细胞工程技术在制药工业方面的应用。
所谓细胞工程,就是以细胞为单位,按人们的意志,应用细胞生物学、分子生物学等理论和技术,有目的地进行精心设计,精心操作,使细胞的某些遗传特性发生改变,达到改良或产生新品种的目的,以及使细胞增加或重新获得产生某种特定产物的能力,从而在离体条件下进行大量培养、增殖,并提取出对人类有用的产品的一门应用科学和技术。
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、转基因动植物技术和细胞大量培养技术等方面。
动物细胞工程制药的研究现状动物细胞工程制药主要涉及细胞融合技术、细胞器移植尤其是核移植技术、染色体改造技术、转基因技术和细胞大规模培养技术等。
细胞融合是用自然或人工的方法使两个或几个不同细胞融合为一个细胞的过程。
可用于生产新的物种或品系及产生单克隆抗体等。
在我国目前动物细胞工程的发展中,技术最成熟的当数细胞融合。
其中淋巴细胞杂交瘤在国内已普遍开展,并培育了许多具有很高实用价值的杂交瘤细胞株系,它们能分泌产生在诊断和治疗病症方面发挥重要作用的单克隆抗体。
如甲肝病毒单克隆抗体、抗人IgM单克隆抗体、肿瘤疫苗等可用于治疗疾病;抗人结肠癌杂交瘤细胞系分泌的单克隆抗体、抗M-CSFR(Macrophage Colony-Stimulating Factor Receptor,巨噬细胞集落刺激因子受体)胞外区的单克隆抗体等则对诊断疾病具有重要价值。
由于技术已趋成熟,目前许多单克隆抗体已经进入产业化的生产阶段。
核移植就是将一个动物的细胞核,移植到卵细胞中,并发育生长。
核移植技术可用于具有良好发展前景的生物反应器的制备。
其中乳腺生物反应器的研制是最为看好的一个转基因制药方向。
利用转基因动物乳腺作为生物反应器,生产基因工程人类蛋白质药物,其成本较微生物发酵、动物细胞培养生产基因工程药物大大降低。
细胞工程技术在药物研发中的应用研究细胞工程技术是指通过基因转移和基因编辑等技术将目标DNA或RNA序列导入细胞内,改变其生物学特性,可望实现对细胞进行精准操作,为我们揭开疾病的本质和药物的研发提供了诸多可能性。
细胞工程技术在药物研发中应用广泛,可以提高药物的疗效和稳定性,降低毒副作用,进一步推动药物研发的进展。
一、背景及现状药物研发中的关键问题之一就是如何找到具有治疗作用并且对人体安全的化合物。
通常,一种化合物合适性的评估需要经过对药物动力学、药效学和药物毒性等多个方面的全面评价。
这要求对疾病和药物的生物学过程具有深入的理解。
细胞工程技术的起步可以追溯到20世纪60年代,最初用于基因诊断和基因治疗。
此后,随着基因组学和功能基因组学的快速发展,细胞工程技术逐渐从基础研究中走向应用研究。
近年来,随着CRISPR/Cas9基因编辑技术的出现和不断完善,细胞工程技术又向着更加精准、高效和全面的方向发展,成为药物研发领域的新热点。
二、应用领域目前,细胞工程技术在药物研发中的应用领域主要如下:1、生物制剂生物制剂是指利用细胞工程技术生产的具有临床应用价值的蛋白质药物。
生物制剂相对于化学合成的药物,具有高度特异性和活性,因此能够更加精准地作用于特定的疾病靶标。
目前生物制剂广泛应用于癌症、糖尿病、风湿性关节炎、肝炎、多发性硬化等疾病的治疗中。
细胞工程技术生产的蛋白质药物包括抗体、生长因子、激素、酶和免疫调节剂等。
2、细胞治疗细胞治疗是指通过细胞工程技术将修饰后的细胞移植到患者体内,利用其特定的生物学特性对疾病进行治疗。
目前,细胞治疗已成为治疗部分癌症和重症疾病的一种有效手段。
例如,利用细胞工程技术改造T细胞使其具有高度特异性识别并攻击某种特定肿瘤细胞的能力,可以实现肿瘤免疫治疗。
此外,细胞工程技术还可以用于心脏病、神经系统疾病等领域的治疗。
3、药物筛选与毒理评价由于传统的体外和体内药物筛选技术存在着很多局限性,细胞工程技术在药物筛选与毒理评价领域也发挥着越来越重要的作用。
动物生物技术研究中动物细胞工程的运用-生物工程论文-生物学论文——文章均为WORD文档,下载后可直接编辑使用亦可打印——摘要:随着科学技术的不断发展,我国的科学研究水平越来越高,其中细胞工程是当前生物工程领域的重要组成部分,其在制药、医疗、动物繁殖、植物育种等各领域都得到了广泛应用。
本文主要是论述了动物细胞工程在动物生物技术中的相关应用,具体包括特殊动物、单克隆抗体和细胞因子、器官和组织的生产、细胞治疗等几方面。
关键词:动物细胞工程; 动物生物技术; 应用;细胞工程是应用细胞生物学和分子生物学的理论和方法,按照人们的设计蓝图进行基于细胞水平上的遗传操作,或者是大规模的细胞和组织培养。
而动物细胞工程已经成为的当前生物技术的重要任务,包括细胞融合、细胞拆合、染色体导入和基因转移这四个方面的技术应用,其对当前的生物技术发展具有十分重要的现实意义。
一、生产特殊动物(一)在牲畜养殖的优化改良上当前我国畜牧的发展速度越来越快,出于对牲畜及其相关产品品质的高质量要求,其品种的优化改良也成为当前动物生物技术重要的研究方向,而动物细胞工程中的人工受精、胚胎移植等技术在畜牧业生产中的应用逐渐普及,在生产实践中,越来越多的技术人员开始利用胚胎分割技术、显微操作技术、核移植技术、细胞融合技术、转基因技术等等多项技术的综合使用来使得动物的卵细胞得到改变,经过改造的卵细胞会比动物自然排出的卵细胞具有更优良的性能,比如在奶牛上试验可以培养出高产奶牛,在猪上试验可以培育出瘦肉型猪,为当前畜牧业的生产提供动力。
比如体外受精技术与胚胎性别控制技术的应用。
体外受精技术能使得优良母畜的繁殖潜力得到充分的发挥,并保存动物机体优质的遗传资源,尤其是在一些即将灭绝动物的拯救与保护上有着较高的效果。
目前,该项技术主要是应用在奶牛这种单胎生且能带来较大经济价值大的动物身上,通过体外受精能有效地增加奶牛数量,有利于进一步扩大畜牧业养殖规模。
胚胎性别控制技术则是用人工的方式控制繁殖出来的动物的性别,通常雄性动物生长速度快,适合供应市场肉质产,而雌性动物适用于蛋奶的供应,因此可以根据其特性进行性别控制,通过离心分离法、免疫学分离法、PCR扩增法等可以进行有效的控制,进一步提高选育强度,从而提高畜牧业的经济效益。
植物细胞培养生产次生代谢产物的研究进展摘要:利用植物细胞培养生产代谢产物具有十分广阔的前景。
文章就植物细胞培养生产次生代谢产物过程中各种理化条件优化以及植物细胞培养过程相关模型建立的研究进行了综述。
关键词:植物细胞培养; 条件优化; 模型植物细胞培养始于本世纪初,并不可争议地具有工业化潜力。
目前植物细胞培养生产的化合物很多,包括糖类、酚类、脂类、蛋白质、核酸以及帖类和生物碱等初生和次生代谢产物,植物细胞培养的应用主要包括以下3个方面:有用物质(次生代谢产物)的生产;植物无性系的快速繁殖和遗传突变体的筛选;植物细胞遗传、生理、生化和病毒方面的深入研究。
但是由于植物细胞大规模培养技术的局限性使得植物细胞仍难以实现大规模工业化生产,迫切需要进一步研究和发展细胞培养条件的优化控制及其工艺。
目前,世界上众多研究工作集中在优化细胞培养环境、改变细胞特性、提高目标产物的产率并保证其生产稳定性上。
1 植物细胞悬浮培养条件的优化1. 1 植物细胞培养过程中物理因素的优化控制对于植物细胞培养来说,环境中的许多物理因素对细胞的生长以及目标次生代谢产物的合成具有很大的影响。
如通过温度、光照、电场、磁场电磁辐射、机械力以及超声波等对于植物细胞培养过程都有着十分重要的作用。
植物细胞的生长、繁殖和次生代谢物的生产需要一定的温度条件,在一定的温度范围内细胞才能正常生长、繁殖和维持正常的新陈代谢,植物细胞培养的最适温度一般为25℃,但不同的植物种类略有差异,而且植物细胞生长和次生代谢产物的合成所需的温度并不一致,因此选择合理的培养温度并进行相应的调控对于细胞生长以及产物合成十分关键,H. J.G. tenHoopen等[1]曾对Catharanthus roseus细胞的培养过程、Toshiya Takeda等[2]对Strawberry细胞的培养过程分别进行温度的阶段性调控,结果都在很大程度上提高了产物的产率;培养基的pH值与细胞生长繁殖以及次生代谢产物的生产关系密切,与培养温度相似,细胞的生长繁殖与次生代谢产物合成时所需的pH 值通常并不一致,需要在不同的阶段控制不同的pH值;目前关于电场的作用机理膜周电泳学说,该学说认为对细胞施加稳定的电场能够导致膜中带电物质的重新分配,最终导致原生质体生长和分化效应。
动物细胞工程技术的研究与应用动物细胞工程技术作为一种生物技术,已经成为生命科学的重要领域之一。
在生物医学领域,动物细胞工程技术在生产新药、疫苗、生长因子和激素等方面,取得了巨大的成果。
本文将介绍动物细胞工程技术的定义、分类、研究与应用。
一、动物细胞工程技术的定义动物细胞工程技术(Animal Cell Engineering Technology,ACET)是指通过对动物细胞进行改造和控制,以满足特定需求的技术。
这种技术主要包括细胞培养、细胞转染、基因编辑和选择筛选等技术。
二、动物细胞工程技术的分类按照动物种类的不同,可以将动物细胞工程技术分为两类:哺乳动物细胞工程技术和昆虫细胞工程技术。
(一) 哺乳动物细胞工程技术哺乳动物细胞工程技术主要应用于生产蛋白质类药物、抗体和疫苗等方面。
常用的哺乳动物细胞包括CHO细胞、HEK293细胞和NS0细胞等。
(二) 昆虫细胞工程技术昆虫细胞工程技术主要用于生产重组蛋白、疫苗等。
常用的昆虫细胞包括Spodoptera frugiperda细胞(Sf9/Sf21)、Drosophila melanogaster细胞(S2/S3)和Trichoplusia ni细胞等。
三、动物细胞工程技术的研究(一) 细胞培养技术细胞培养技术是动物细胞工程技术的基础,包括细胞培养基的配方、细胞密度、培养条件、生长因子添加等。
为了满足生产需求,还需要改进培养方法,例如批量培养、悬浮培养和生物反应器培养等。
(二) 细胞转染技术细胞转染技术是将外源DNA导入到细胞内的一种方法。
常用的转染技术包括磷脂体转染法、电穿孔法和病毒载体介导转染法等。
(三) 基因编辑技术基因编辑技术是指通过改变基因序列,来达到改变细胞功能的目的。
常用的基因编辑技术包括CRISPR/Cas9技术和TALEN技术等。
(四) 选择筛选技术选择筛选技术是通过对某种细胞类型进行筛选和纯化,来得到纯度高的目标细胞群。
常用的选择筛选技术包括细胞亲和层析法、细胞免疫分选法和细胞磁选法等。
第2期2021年4月No.2April,20211 生物制药及细胞工程概述生物制药是生物技术的综合利用,从生物体、生物组织、细胞和体液中分离出有效成分,制备用于预防、治疗和诊断的产品[1]。
天然的生物材料赋予了生物制药安全性高、副作用小、营养价值较高的特点,这些显著的优势使生物药物越来越受人们的青睐,这也是生物药物市场不断扩大的重要原因之一。
细胞工程是以细胞为研究对象,按照需求利用细胞和分子生物学的理论设计和操作,使细胞在遗传学上的特性发生变化,达到改良或创造新品种的目的,在大规模地培养和繁殖后,最终提取出对人类有利的产品。
在工业上,主要包括上游工程(包括细胞培养、遗传操作和保存)和下游工程(包括转化细胞在生物制品生产中的应用)[2]。
如今,细胞工程在生物制药工业发挥着不可替代的作用。
2 动物细胞工程制药2.1 动物细胞工程制药的概述及早期发展动物细胞工程制药最早能够追溯到20世纪50年代,用动物细胞生产病毒,也就是在生物反应器中培养动物细胞,进行大规模培养后,再接种减毒或灭活的病毒来生产疫苗[3]。
常见的动物细胞培养技术流程,一般是先将动物组织分散成单个细胞、细胞群(团)后,接种于培养基中进行原代培养,再经过10~50代的传代培养,就初步得到了需要的细胞系。
然而,由于自然界的细胞普遍表达水平低,通过这种方法生产的产品不仅产量低,而且成本高,因此,早期动物细胞培养并没有得到充分的重视。
2.2 杂交瘤技术杂交瘤技术在20世纪70年代的创建,是动物细胞技术发展新的里程碑。
随着杂交瘤技术在工业领域的应用,各种新产物相继出现,在生产用于疾病诊断和治疗的生物制品中具有重要意义[3]。
1984年的诺贝尔生理学或医学奖颁给了创立抗原选择抗体学说以及发明单克隆抗体技术的3位科学家。
他们提出将能够分泌特异性抗体的B 淋巴细胞与能够无限增殖的骨髓瘤细胞融合筛选,形成能产生特定抗体的杂交瘤细胞。
这种方法得到的融合细胞可以稳定生产特异性强、效价高的单克隆抗体。
细胞工程制药的研究进展细胞生物学论文-V1正文:细胞工程制药是一种新型的生物技术,该技术以生物化学、细胞生物学和分子生物学为基础,利用具有特定生物功能的人工合成的基因,将其导入细胞中,使得细胞具有生产目的蛋白质的能力。
随着生物技术的不断发展壮大,细胞工程制药已经成为目前最重要的制药方法之一。
一、细胞工程制药的原理及应用细胞工程制药的基本原理是通过对细胞进行基因工程以改变其遗传特性,使其具有产生需要的特定蛋白质的能力,通过培养、收集、提纯等一系列工艺方法获得所需要的药品。
目前,已经有多种重要的药品使用细胞工程技术得到大规模生产,如糖尿病治疗的胰岛素、疫苗、抗体和诊断试剂等。
二、细胞生物学对细胞工程制药的支持细胞工程制药在生产工艺中经常涉及到细胞培养、基因转染、转基因细胞选育、细胞分离纯化等基础细胞学技术,因此细胞生物学的研究对细胞工程制药是极其重要的。
同时,也存在着一些困难,如细胞的临床应用有一定的局限性等。
三、细胞培养技术的研究进展在细胞工程制药中,细胞培养技术起着至关重要的作用。
由于细胞培养技术的特殊性,目前正在积极开展相关研究。
例如,体外重建和构建复杂组织模型的 3D 培养技术正在逐步成熟,以便更好地模拟体内环境,控制细胞的生长和分化,提高细胞在细胞工程制药过程中的表现力。
四、基因转染治疗的研究进展基因转染是细胞工程制药中最重要的环节之一。
基因输送系统及其递送载体是基因治疗成功的关键因素之一。
在这方面涌现出了很多突破性的技术,例如病毒载体、人工与天然纳米颗粒载体等。
五、细胞生长环境的研究进展细胞工程制药的成功取决于细胞能否在高产量和高质量的情况下持续生长,因此细胞生长环境的优化研究成为了一个热点领域。
近年来,诸如细胞生长因子的研究以及新型的细胞培养技术等,为细胞生长环境的研究提供了更多的手段和可能性。
六、细胞工程制药的前景及展望随着细胞工程制药技术的不断提高以及细胞生物学基础知识的不断完善,对于未来中生物制药特别是细胞工程制药的应用和落地,人们都是充满期待的。
动物细胞工程发展和现状摘要:本文简要的介绍了动物细胞工程的一些方法和实际应用,包括细胞培养技术,细胞融合技术,胚胎工程技术,克隆技术等方面,这些技术对今后生物技术的发展奠定了理论基础。
关键词:动物细胞工程细胞培养技术细胞融合技术胚胎工程技术1、动物细胞工程简介动物细胞工程是根据细胞生物学及工程学原理,定向改变动物细胞内的遗传物质从而获得新型生物或特种细胞产品的一门技术。
这一技术在生物制药的研究和应用中起关键作用,目前全世界生物技术药物中使用动物细胞工程生产的已超过80%,例如蛋白质、单克隆抗体、疫苗等。
当前动物细胞工程制药所涉及的主要技术领域包括细胞融合技术、细胞核移植技术、转基因动物技术和细胞大规模培养技术等方面。
细胞培养技术细胞培养是指从体内组织取出细胞摹拟体内出现环境,在无菌、适当温度及酸碱度和一定营养条件下,使期生长繁殖,并维持其结构和功能的一种培养技术。
细胞培养的培养物为单个细胞或细胞群。
细胞培养也是研究病毒与研制疫苗的基础技术,因此细胞培养技术在遗传学、免疫学、肿瘤学、病毒学、分子生物学等领域已得到广泛的应用。
2、细胞融合技术简介细胞融合就是指在外力(诱导剂或促融剂)作用下,两个或两个以上的异源(种、属间)细胞或原生质体相互接触,从而发生膜融合、胞质融合和核融合并形成杂种细胞的现象称为细胞融合或细胞杂交。
如取材为体细胞则称体细胞杂交,体细胞融合后可形成四倍体或多倍体细胞,由此形成的杂交细胞,其特性会有很大的变化。
细胞融合不受种属的局限,可实现种间生物体细胞的融合,使远缘杂交成为可能,因而是改造细胞遗传物质的有力手段。
细胞融合技术避免了分离、提纯、剪切、拼接等基因操作,在技术和仪器设备上的要求不像基因工程那样复杂,投资少,有利于广泛开展研究和推广,有着重大的实践意义,正得到科学界的日益重视。
细胞融合技术可用于基因定位和绘制人类基因图谱,生产树突状细胞抗肿瘤疫苗,生产单克隆抗体,细胞疗法。
生物技术制药第二版课后思考题及答案(全)1. 生物技术制药分为哪些类型?生物技术制药分为四大类:(1)应用重组DNA技术(包括基因工程技术、蛋白质工程技术)制造的基因重组多肽,蛋白质类治疗剂。
(2)基因药物,如基因治疗剂,基因疫苗,反义药物和核酶等(3)来自动物、植物和微生物的天然生物药物(4)合成与部分合成的生物药物2.生物技术制药具有什么特征?(1)分子结构复杂(2)具有种属特异性(3)治疗针对性强,疗效高(4)稳定性差(5)基因稳定性(6)免疫原性(7)体内的半衰期短(8)受体效应(9)多效性(10)检验的特殊性3.生物技术制药中有哪些应用?应用主要有:(1)基因工程制药:包括基因工程药物品种的开发,基因工程疫苗,基因工程抗体,基因诊断与基因治疗,应用基因工程技术建立新药的筛选模型,应用基因工程技术改良菌种,产生新的微生物药物,基因工程技术在改进药物生产工艺中的应用,利用转基因动植物生产蛋白质类药物(2)细胞工程制药:包括单克隆抗体,动物细胞培养,植物细胞培养生产次生代谢产物(3)酶工程制药(4)发酵工程制药4.基因工程药物制造的主要程序有哪些?基因工程药物制造的主要步骤有:目的基因的克隆,构造DNA重组体,构造工程菌,目的基因的表达,外源基因表达产物的分离纯化产品的检验5.影响目的的基因在大肠杆菌中表达的因素有哪些?(1)外源基因的计量(2)外源基因的表达效率:a、启动子的强弱b、核糖体的结合位点 c、SD序列和起始密码的间距 d、密码子组成(3)表达产物的稳定性(4)细胞的代谢付荷(5)工程菌的培养条件6.质粒不稳定分为哪两类,如何解决质粒不稳定性?质粒不稳定分为分裂分为分裂不稳定和结构不稳定。
质粒的分裂不稳定是指工程菌分裂时出现一定比例不含质粒的子代菌的现象;质粒的结构不稳定是DNA从质粒上丢失或碱基重排,缺失所致工程菌性能的改变。
提高质粒稳定性的方法如下:(1)选择合适的宿主细菌2)选择合适的载体(3)选择压力(4)分阶段控制培养(5)控制培养条件(6)固定化7.影响基因工程菌发酵的因素有哪些?如何控制发酵的各种参数?影响因素:(1)培养基(2)接种量(3)温度(4)溶解氧(5)诱导时机的影响(6)诱导表达程序(7) PH值8.什么是高密度发酵?影响高密度发酵的因素有哪些?可采取哪些方法来实现高密度发酵?高密度发酵:是指培养液中工程菌的菌体浓度在50gDCW/L以上,理论上的最高值可达200gDCW/L 影响因素:(1)培养基(2)溶氧浓度(3)PH (4)温度(5)代谢副产物实现高密度发酵的方法:(1)改进发酵条件:a、培养基 b、建立流加式培养基 c、提高供养能力(2)构建出产乙酸能力低的工程菌宿主菌:a、阻断乙酸产生的主要途径 b、对碳代谢流进行分流 c、限制进入糖酵解途径的碳代谢流d、引入血红蛋白基因(3)构建蛋白水解酶活力低的工程化宿主菌9.分离纯化常用的色谱分离方法有哪些?它们的原理是什么?方法有离子交换色谱、疏水色谱、反相色谱、亲和色谱、凝胶过滤色谱及高压液相色谱。
动物细胞工程制药的研究进展动物细胞工程制药的研究进展1161001413167 刘星星摘要:动物细胞工程制药是动物细胞技术在生物制药工业方面的应用。
本文介绍了动物细胞工程制药所涉及的主要技术及其进展,包括动物细胞融合技术、转基因动物技术和细胞大规模培养技术等,在此基础上探讨了动物细胞工程制药的发展趋势。
关键词:动物细胞工程;生物制药;细胞融合;转基因动物;细胞培养2.传代细胞系(continuous cell lines,CCL)原代细胞经过传代筛选克隆,从多种细胞成分中挑选并纯化出某种具有一定特征的细胞株称为CCL。
许多CCL 建立于50年代,用它们来生产疫苗不仅可以降低实验动物的量,并且因为所用的细胞性质均一,通过体外大规模培养技术生产的疫苗可以保证质量,避免了动物个体差异产生的疫苗质量不稳定问题。
但 C C L 在生物学特性上与肿瘤细胞有许多相似之处, 有时是从肿瘤细胞衍生而来, 由于缺乏有效的科学手段来排除其潜在的致瘤性, 因而数十年间未允许 C C L 用于生产。
7 0 年代以后,大量研究工作证实了二倍体细胞的安全性, WI-38 是第一个生产脊髓灰质炎灭活疫苗的二倍体细胞系。
二倍体细胞系一般从动物胚胎组织中获取,有明显的贴壁和接触抑制特性,有正常细胞的核型,一般可传代培养 5 0 代,且无致瘤性,现在C C L 已被广泛用于人用治疗性药物的生产,但仍不是理想的生产细胞系。
表 1 列出了一些常用的生产用动物细胞系。
3.工程细胞系工程细胞系是指采用基因工程技术或细胞融合技术对宿主细胞的遗传物质进行修饰改造或重组,获得具有稳定遗传的独特性状的细胞系。
用于构建工程细胞的动物细胞有BHK-21、CHO-dhfr、Namalwa、Vero、SP2/0、Sf-9 等细胞系[1-2]。
SP2/0 - A g 1 4 工程细胞系是通过融合的方法,从抗羊红细胞活性的 B A L B / c 的小鼠脾细胞和骨髓瘤细胞系P 3 X 6 3 A g 8 融合杂交瘤SP2/NL-Ag 亚克隆中分离获得,可用于生产单克隆抗体[2]。
目前用重组 D N A 技术改造的C H O 细胞生产干扰素、白介素、E P O 、单克隆抗体、诊断试剂以及其它各种蛋白质类药品已成为国际医药市场上的热销产品,但这些产品的生产规模普遍较小(大多为5~50 升的小型培养罐)[5]。
4.转化细胞系通过某个转化过程形成的,常由于染色体断裂变成异倍体,失去正常细胞特点,而获得无限增殖能力。
转化细胞系具有长期培养,倍增时间短,对培养条件和生长因子等要求较低的特点,适于大规模工业化生产。
在生物制药中,可通过改造宿主细胞特性,如延长细胞周期.提高工程细胞原始表达水平等来提高药物的产量。
李红艳等研究空间环境对CHO(dhfr )细胞生长特性的影响,结果表明空间诱变致生长减慢的细胞株有利于提高目的蛋白的产量,为筛选优化的生物工程制药细胞提供可能[3]。
目前cHo(dhfr )作为重要的基因表达受体细胞,已成功应用于表达促红细胞生成素(EPO) 、重组乙型肝炎疫苗等生物制药领域[4-5]。
(二)动物细胞工程制药技术1.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。
在动物体细胞融合技术的基础上Kohler G和Milstein C将能产生特异性抗体的原代 B 淋巴细胞与肿瘤细胞进行融合,创立了单克隆抗体制备的方法[5]。
国内外已培育出了许多具有很高实用价值的杂交瘤细胞株系,它们能分泌用于疾病诊断和治疗的单克隆抗体,如甲肝病毒、抗人I g M 、抗人肝癌和肺癌、抗M-CSFR(Macrophage Colony-Stimulat-ing Factor Receptor,巨噬细胞集落刺激因子受体)胞外区的单克隆抗体等[7-9]。
目前单克隆抗体技术已趋成熟,许多产品已经进入产业化的生产阶段。
此外利用细胞融合技术可以生产各种免疫疫苗,肿瘤细胞/ 树突状细胞融合疫苗是近年来国内外恶性肿瘤免疫治疗研究的热点, 在各种动物模型及病人身上观察到肿瘤的消退[9-11]。
Avigan 等将乳腺癌或肾癌病人的自体癌细胞与树突状细胞在含有人粒- 巨噬细胞集落刺激因子、白介素- 4 的自体血清中培养,加入聚乙二醇使两种细胞产生融合, 融合细胞疫苗能使肿瘤消退[10],显示其在肿瘤治疗方面具有良好的应用前景。
2.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。
20 世纪80 年代中期,英国科学家克拉克首先在鼠的乳腺组织高效表达了人抗胰蛋白酶因子基因,开创了研制动物乳房生物反应器的先河[13-14]。
据美国遗传学会预测,到2010年,所有基因工程药物中利用动物乳房生物反应器生产的份额将高达95%。
国外现已有数十家以动物乳腺反应器为核心技术的公司,可生产α 1 -抗胰蛋白酶、人红细胞生成素、乳铁蛋白、人血清白蛋白、人血红蛋白及人凝血因子Ⅸ、Ⅷ和抗凝血酶Ⅲ、血纤维蛋白原、t P A 等十余种稀有药品,但只有为数极少的几种药用蛋白上市。
2006 年 6 月,由美国Genzyme 转基因公司研制成功的世界上第一个利用转基因动物乳腺生物反应器生产的基因工程蛋白药物棗重组人抗凝血酶Ⅲ(商品名:ATryn 牋)已经获准上市[12]。
我国自1998 年在国家“863 ”计划中将“转基因动物乳腺生物反应器”作为重大研究项目以来,也取得了一些较好的成绩。
1996 年研制成功的能在乳腺中表达人凝血因子、EPO 的转基因羊;1 998 年曾溢滔等获得了能表达人血清白蛋白的转基因奶牛; 2 0 0 0 年中国农业大学与北京兴绿原生物技术中心合作,成功获得了我国首例转有人 a l 一抗胰蛋白酶基因的转基因羊1131;2005 年中国农业大学和北京济普霖生物技术有限公司联合研制的人乳铁蛋白和人乳清白蛋白转基因奶牛均获得高效表达,含量分别达到 3.4 克/ 升和 1.5 克/ 升,标志了我国首次获得可商业化生产的动物乳腺生物反应器重组人类蛋白[15-16]。
目前科学家们正在加紧开展重组蛋白纯化、临床前试验和临床试验等研究,力争早日实现我国动物乳腺生物反应器制药技术产业化。
3.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。
1998 年,Rohl 等用非静息期胎儿或纤维细胞成功克隆出3只健康、同类的携带外源标记基因的转基因克隆[17]。
Schnieke 等[18]用此法成功克隆出 3 只携带有人凝血因子IX 基因转染绵羊早期胎儿成纤维细胞,以该细胞系为供体移植到去核卵母细胞中,经过电和化学刺激后,将卵母细胞植入假孕母绵羊体内发育,获得这 3 只绵羊,这 3 只绵羊能高水平地表达人凝血因子IX (125 μg/ml )。
Cibelli 等[19]同样也获得3头转基因牛。
这些研究展示了转基因克隆动物技术的可能性,为细胞工程制药带来了光明前景。
4.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。
目前用于动物细胞体外培养的生物反应器有机械搅拌式、气升式、中空纤维式、回转生物反应器等。
国外占主流优势的是搅拌式生物反应器悬浮培养,为提高细胞的产率,可采用流加或灌注培养及微载体培养等相关技术[20-21]。
美国Genentech 公司使用CHO 细胞以12,000L 搅拌式生物反应器培养槽生产t - P A 重组蛋白以及治疗癌症的生物药物。
美国G i b c o 公司建立的流加悬浮培养rCHO 表达r βGal 系统,采用化学修饰的无蛋白 C H O 细胞培养基并增加T C A 循环,生物反应器中活细胞密度最高可达107cell/ml。
国内第四军医大学采用5L CelliGen 反应器连续灌注培养杂交瘤细胞,培养第9 天细胞密度达到8 ×106cells/ml 以上[22]。
目前国内未见有万升级的生物反应器用于生产的报道,同时我国有关商品化大规模动物细胞反应器产品还处于空白,有待于进一步改进现有生物反应器设计或设计新型的生物反应器。
三、发展前景根据我国动物细胞工程制药的现状,今后应该将重点放在以下方面:1.建立动物细胞大规模培养的技术平台。
该技术是转基因工程药物、单克隆抗体及疫苗等产品的关键技术,主要由以下几个要素构成:2.高效的真核细胞表达系统。
中国仓鼠卵巢细胞( C H O ) 作为宿主细胞表达的外源蛋白最接近其天然构象,是生物制药最为理想的表达系统,但也存在一些问题,如表达量低、大规模培养困难、生产成本高昂。
我们应从工程细胞本身着手,对细胞本身的生理特征进行改造,除了要求目的蛋白的表达量高外,必须适应无血清培养基培养,具有即抗细胞衰老凋亡能力;3.性能优越的、个性化的细胞培养基,包括低血清培养基、无血清培养基;4.先进的生物反应设备;5.减少污染风险、提高产品质量和安全性;6.实行“动物药厂”计划,尽快实现转基因动物乳腺生物反应器的产业化;7.发展下游工程,主要是转基因表达产物及产品的分离纯化,在提高产品的纯度和产量同时,降低成本。
四、结论总之,我国动物细胞工程制药目前仍处于起步阶段,与欧美国家相比还有很大差距,虽然目前可生产多种有重要价值的蛋白质生物制品,如病毒疫苗、干扰素、单克隆抗体等,但大部分还处于实验和临床阶段。
随着生命科学的发展和细胞工程技术研究的深入,将会有更多的细胞工程药物出现,具有广阔的应用前景。