EPO工程细胞大规模培养方法和反应器
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EPO生产工艺课件EPO生产工艺课件一、EPO的概述EPO(全称为人重组红细胞生成素)是一种由基因工程合成的人血红蛋白。
它广泛应用于贫血的治疗,能够促进红细胞的生成,提高人体的血红蛋白水平。
EPO的生产工艺十分重要,下面将介绍EPO的生产工艺流程。
二、EPO的基因克隆与表达工艺1. 提取人类基因:通过血液样本提取人类基因,一般选取肝脏细胞中富含EPO基因的mRNA。
2. cDNA合成:使用逆转录酶将mRNA转录成cDNA。
3. 基因克隆:将cDNA与质粒进行连接,在大肠杆菌中转化获得重组质粒。
4. 转化宿主菌:将重组质粒转化入大肠杆菌中,通过培养筛选出含有EPO基因的克隆。
5. 表达EPO:将含有EPO基因的克隆进行大规模培养,产生大量的EPO蛋白。
三、EPO的纯化工艺1. 细胞破碎:将培养得到的大肠杆菌进行机械或化学破碎,破碎细胞获得包含EPO蛋白的细胞浆。
2. 脱酶:使用酶将细胞浆中的DNA和RNA降解掉,得到相对纯净的EPO蛋白。
3. 蛋白分离:利用各种物理化学方法,如离子交换色谱、凝胶过滤、亲和色谱等,将EPO与其他杂质分离开来。
4. 浓缩:通过浓缩方式,将纯化后的EPO溶液浓缩成较小体积的制剂。
5. 冻干:将浓缩后的EPO溶液进行冻干,得到干燥的EPO粉末。
四、EPO的灭菌与制剂工艺1. 灭菌:将EPO粉末与无菌溶液混合,利用高温高压或辐照等方式对制剂进行灭菌处理,确保制剂的无菌性。
2. 充填:将灭菌后的制剂进行充填到无菌密闭的容器中,确保制剂的长期保存和稳定性。
3. 标签和包装:对制剂进行标签和包装,标明产品名称、规格、生产日期、有效期等信息。
4. 质检:对制剂进行质量检验,确保制剂符合相关标准和规定。
五、EPO的贮存与运输1. 贮存:将制剂存放在干燥、避光、低温的条件下,确保制剂的稳定性和长期保存。
2. 运输:在运输过程中,制剂需要避免受潮、受热,同时确保其在规定的温度范围内。
3. 冷链管理:对于特殊需要保持低温的制剂,如冷冻EPO,需要进行冷链管理,保证其质量和活性在运输过程中不受损。
epo促红细胞生成素制备标题:EPO促红细胞生成素制备及其应用介绍:在医学领域中,EPO促红细胞生成素是一种重要的生物工程药物,用于治疗贫血等相关疾病。
本文将深入探讨EPO促红细胞生成素的制备方法,以及其在医学应用中的重要性和潜在的挑战。
I. EPO促红细胞生成素的定义与功能A. EPO促红细胞生成素的定义和概述B. EPO促红细胞生成素对红细胞生成的调节作用C. EPO促红细胞生成素在其他生理过程中的功能II. EPO促红细胞生成素的制备方法A. 基于基因工程的制备方法1. 基因克隆和转化2. 基因表达和蛋白质纯化B. 细胞培养法制备EPO促红细胞生成素1. 选择合适的表达宿主细胞2. 优化培养条件C. 其他制备方法的探索与应用III. EPO促红细胞生成素的医学应用A. 贫血治疗中的应用1. 适应症和疗效评估2. 副作用和风险B. 其他疾病领域的应用潜力1. 肾性贫血治疗2. 肿瘤相关贫血治疗3. 神经保护和修复作用的研究IV. EPO促红细胞生成素制备的挑战与前景展望A. 生产成本和稳定性问题B. 法规和伦理考量C. 新的技术和研究方向结论:EPO促红细胞生成素作为一种重要的生物工程药物,在贫血治疗和其他相关领域有着广泛的应用前景。
通过基因工程和细胞培养技术,已成功制备出高纯度的EPO促红细胞生成素。
然而,仍然存在着生产成本、稳定性、法规和伦理等方面的挑战。
随着科技的不断发展和研究的深入,我们可以期待EPO促红细胞生成素制备技术在未来的进一步革新与完善。
观点和理解:EPO促红细胞生成素作为一种重要的生物工程药物,具有巨大的临床和研究价值。
其在贫血治疗和其他疾病领域的应用正在不断拓展。
在制备方面,基因工程和细胞培养技术已经取得了显著进展,为大规模制备高纯度的EPO促红细胞生成素提供了技术支持。
然而,仍然需要针对生产成本、稳定性、法规和伦理等方面的问题进行更加深入的研究和解决。
随着新技术和研究的不断涌现,未来有望实现EPO促红细胞生成素制备技术的更高水平。
新型促红细胞生成素研究现状【摘要】促红细胞生成素(EPO) 是一种刺激骨髓造血的糖蛋白类激素,用基因工程方法生产的重组人红细胞生成素在治疗肾性贫血及其他类型的贫血等方面有很好的疗效。
本文综述了近年来各种新型促红细胞生成素的研究现状及市场前景。
【关键词】促红细胞生成素促红细胞生成素(Erythropoietin ,EPO) 是一种刺激骨髓造血的糖蛋白类激素,它主要来源于肾脏(少量来源于肝脏) ,由皮质管周围的间质细胞合成。
在基因重组技术诞生之前, EPO 主要从贫血患者的尿和绵羊血中提取,得率非常低,且极不稳定,理化和生物学性质难以测定,亦无法大规模应用。
1985 年Lin 等首先从人类基因库中分离EPO 基因,测定其核苷酸序列,并在哺乳动物细胞中获得表达。
1989年美国Amgen 公司在国际上首次研制成功重组人红细胞生成素( rhEPO) ,用于治疗肾性贫血,取得了令人瞩目的疗效[1 ] 。
EPO 在癌症相关性贫血(CRA)[2 ] 、自身免疫性疾病伴发性贫血[3 ] 、骨髓增生异常综合症(MDS) 、再生障碍性贫血(AA) 、单纯红细胞再生障碍性贫血( PRCA) 、慢性髓系白血病(CML) 、特发性骨髓纤维化( IMF) 、溶血性贫血、造血干细胞移植、艾滋病引起的贫血和化疗引起的贫血及用于择期手术的自身输血血液储备等方面也有一定疗效。
应用EPO 可减少输血及提高病人生活质量,但因应用其治疗需大剂量频繁给药,给病人经济上及生活上带来诸多不便。
目前已有不同策略用于提高EPO 的产量和内源活性以及研制其他促红细胞生成素。
如EPO 融合蛋白( EPO fusion protein) 、新红细胞生成刺激蛋白( novel erythropoiesis stimulatingprotein ,NESP) 、造血细胞磷酸酶( haematopoiesis cellphosphatase ,HCP) 抑制物、EPO 模拟肽( EPO2mimeticpeptide) 、EPO 基因治疗等。
人红细胞生成素(EPO)酶联免疫分析(ELISA)试剂盒使用说明书本试剂仅供研究使用目的:本试剂盒用于测定人血清,血浆及相关液体样本中红细胞生成素(EPO)的含量。
实验原理:本试剂盒应用双抗体夹心法测定标本中人红细胞生成素(EPO)水平。
用纯化的红细胞生成素(EPO)抗体包被微孔板,制成固相抗体,往包被单抗的微孔中依次加入红细胞生成素(EPO),再与HRP标记的红细胞生成素(EPO)抗体结合,形成抗体-抗原-酶标抗体复合物,经过彻底洗涤后加底物TMB显色。
TMB在HRP酶的催化下转化成蓝色,并在酸的作用下转化成最终的黄色。
颜色的深浅和样品中的红细胞生成素(EPO)呈正相关。
用酶标仪在450nm波长下测定吸光度(OD值),通过标准曲线计算样品中人红细胞生成素(EPO)浓度。
试剂盒组成:样本处理及要求:1. 血清:室温血液自然凝固10-20分钟,离心20分钟左右(2000-3000转/分)。
仔细收集上清,保存过程中如出现沉淀,应再次离心。
2. 血浆:应根据标本的要求选择EDTA或柠檬酸钠作为抗凝剂,混合10-20分钟后,离心20分钟左右(2000-3000转/分)。
仔细收集上清,保存过程中如有沉淀形成,应该再次离心。
3. 尿液:用无菌管收集,离心20分钟左右(2000-3000转/分)。
仔细收集上清,保存过程中如有沉淀形成,应再次离心。
胸腹水、脑脊液参照实行。
4. 细胞培养上清:检测分泌性的成份时,用无菌管收集。
离心20分钟左右(2000-3000转/分)。
仔细收集上清。
检测细胞内的成份时,用PBS(PH7.2-7.4)稀释细胞悬液,细胞浓度达到100万/ml左右。
通过反复冻融,以使细胞破坏并放出细胞内成份。
离心20分钟左右(2000-3000转/分)。
仔细收集上清。
保存过程中如有沉淀形成,应再次离心。
5. 组织标本:切割标本后,称取重量。
加入一定量的PBS,PH7.4。
用液氮迅速冷冻保存备用。
标本融化后仍然保持2-8℃的温度。
新型促红细胞生成素研究现状【摘要】促红细胞生成素(EPO) 是一种刺激骨髓造血的糖蛋白类激素,用基因工程方法生产的重组人红细胞生成素在治疗肾性贫血及其他类型的贫血等方面有很好的疗效。
本文综述了近年来各种新型促红细胞生成素的研究现状及市场前景。
【关键词】促红细胞生成素促红细胞生成素(Erythropoietin ,EPO) 是一种刺激骨髓造血的糖蛋白类激素,它主要来源于肾脏(少量来源于肝脏) ,由皮质管周围的间质细胞合成。
在基因重组技术诞生之前, EPO 主要从贫血患者的尿和绵羊血中提取,得率非常低,且极不稳定,理化和生物学性质难以测定,亦无法大规模应用。
1985 年Lin 等首先从人类基因库中分离EPO 基因,测定其核苷酸序列,并在哺乳动物细胞中获得表达。
1989年美国Amgen 公司在国际上首次研制成功重组人红细胞生成素( rhEPO) ,用于治疗肾性贫血,取得了令人瞩目的疗效[1 ] 。
EPO 在癌症相关性贫血(CRA)[2 ] 、自身免疫性疾病伴发性贫血[3 ] 、骨髓增生异常综合症(MDS) 、再生障碍性贫血(AA) 、单纯红细胞再生障碍性贫血( PRCA) 、慢性髓系白血病(CML) 、特发性骨髓纤维化( IMF) 、溶血性贫血、造血干细胞移植、艾滋病引起的贫血和化疗引起的贫血及用于择期手术的自身输血血液储备等方面也有一定疗效。
应用EPO 可减少输血及提高病人生活质量,但因应用其治疗需大剂量频繁给药,给病人经济上及生活上带来诸多不便。
目前已有不同策略用于提高EPO 的产量和内源活性以及研制其他促红细胞生成素。
如EPO 融合蛋白( EPO fusion protein) 、新红细胞生成刺激蛋白( novel erythropoiesis stimulatingprotein ,NESP) 、造血细胞磷酸酶( haematopoiesis cellphosphatase ,HCP) 抑制物、EPO 模拟肽( EPO2mimeticpeptide) 、EPO 基因治疗等。
用三步法纯化重组人促红细胞生成素技术方法李 琳 邓继先 卢建申 周 江军事医学科学院生物工程研究所 北京 100071【摘要】 用生物反应器培养中国仓鼠卵巢细胞2促红细胞生成素(CHO 2EPO )C2细胞株,培养上清液中重组人促红细胞生成素(rHuEPO )表达水平达2×106~3×106U/L 。
培养上清液经过三步纯化:第一步为反相色谱,可将样品体积浓缩约96.7%,其收集液经充分透析后进行第二步的DEAE 2离子交换色谱,最后进行分子筛色谱,总回收率为30%以上。
经纯化的rHuEPO 比活性为1.5×108U/g 蛋白,SDS 2PA GE 为一条带,扫描测试纯度达98%以上。
关键词 促红细胞生成素;纯化;色谱法中国图书资料分类法分类号 R392.11Purif ication of recombinant human erythropoietin to homogeneity by a rapid three 2step procedureL i L i n ,Deng Ji xian ,L u Jianshen ,Zhou JiangInstitute of Biotechnology ,Academy of Military Medical Sciences ,Beijing 100071Abstract Chinese hamster ovary 2erythropoietin (CHO 2EPO )C2cells were cultured in the packed bed bioreactor with free 2fetal bovine serum medium.Conditioned medium from the Bioreactor contained 2×106-3×106U/L of recombinant human erythropoietin (rHuEPO ).Crude rHuEPO from the con 2ditioned medium was purified by three 2step procedure to yield preparations with potency of 1.5×108U/g in 30%yield.The three steps involved :(1)reverse 2phase chromatography which made 302fold concentration ;(2)sufficient dialysis and purification with ion 2exchange chromatography ;(3)gel filtra 2tion.SDS 2PA GE result of the preparations showed a single band.Homogeneity was confirmed by UV scanning.K ey w ords erythropoietin ;purification ;chromatography 促红细胞生成素(erythropoietin ,EPO )是一种糖蛋白激素,它通过刺激红细胞前体细胞分化生成成熟红细胞以调节外周血红细胞水平。
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在进行细胞大规模培养之前,需要进行一系列的准备工作,以确保培养过程的顺利进行。
清大天一个性化细胞培养基针对在生物制药行业使用个性化细胞培养基的必然趋势以及我国生物医药行业对个性化细胞培养基的潜在需求,清大天一依托于在细胞培养基研发和动物细胞大规模培养方面具有丰富经验的研发团队,潜心研究,开发出了国有个性化细胞培养基,成功应用于生物制药企业,获得一致的市场好评。
一. 清大天一个性化细胞培养基简介清大天一个性化细胞培养基主要是在基础培养基如DMEM 、199、MEM 、MBRM 、BBSM 的基础上,针对生物制药中常用动物细胞基质而研制开发的,主要产品及其特点(参见表1)。
表1 清大天一个性化细胞培养基主要特点二. 清大天一个性化细胞培养基应用实例应用一: BHK21细胞生物反应器悬浮培养基和维持液的应用细胞培养基:清大天一BHK21细胞悬浮培养细胞培养基MD910/MD920。
MD910:用于BHK21细胞增殖培养,血清浓度可降低为3%。
MD920, 用于病毒培养,无需使用血清和水解乳蛋白。
生物反应器:Clavorus TM 650L 反应器细胞悬浮驯化:通过对贴壁培养的BHK21细胞,使用适合的细胞培养基进行驯化培养,挑选良好的驯化细胞进行细胞克隆,并进行口蹄疫病毒敏感性实验,筛选出口蹄疫病毒敏感性悬浮培养BHK21细胞,确定为BHK21C13-BR 细胞,作为口蹄疫疫苗生产的种子细胞。
500L 反应器:使用反应器逐级放大技术,BHK21细胞密度可达1-3×106cells/ml 。
抗原产量:口蹄疫抗原产量是转瓶培养的10-20倍,换算为单位细胞产量为转瓶培养的3-7倍。
应用二:Marc145细胞微载体培养基的应用细胞培养基:清大天一反应器Marc145细胞专用培养基MD900 微载体: cytodex-1,GEHC ,8-10g/L 生物反应器:Clavorus TM 120L 反应器细胞密度可达3.6×106cells/ml工艺路线:转瓶细胞直接接种培养工艺应用三:Vero 细胞微载体培养基的应用某企业使用清大天一反应器高密度培养基(MD503)在反应器中生产人用狂犬病疫苗。
动物细胞大规模培养用生物反应器(bioreactor)简介动物细胞培养技术能否大规模工业化、商业化,关键在于能否设计出合适的生物反应器(bioreactor)。
由于动物细胞与微生物细胞有很大差异,传统的微生物反应器显然不适用于动物细胞的大规模培养。
首先必须满足在低剪切力及良好的混合状态下,能够提供充足的氧以供细胞生长及细胞进行产物的合成。
一、生物反应器分类目前,动物细胞培养用生物反应器主要包括:转瓶培养器、塑料袋增殖器、填充床反应器、多层板反应器、螺旋膜反应器、管式螺旋反应器、陶质矩形通道蜂窝状反应器、流化床反应器、中空纤维及其它膜式反应器、搅拌反应器、气升式反应器等。
按其培养细胞的方式不同,这些反应可分为以下三类:1.悬浮培养用反应器:如搅拌反应器、中空纤维反应器、陶质矩形通道蜂窝状反应器、气升式反应器;2.贴壁培养用反应器:如搅拌反应器(微载体培养)、玻璃珠床反应器、中空纤维反应器、陶质矩形通道蜂窝状反应器;3.包埋培养用反应器:如流化床反应器、固化床反应器。
二、搅拌罐生长反应器这是最经典、最早被采用的一种生物反应器。
此类反应器与传统的微生物生物反应器类似,真对动物细胞培养的特点,采用了不同的搅拌器及通气方式。
通过搅拌器的作用使细胞和养分在培养液中均匀分布,使养分充分被细胞利用,并增大气液接触面,有利于氧的传递。
现已开发的有:笼式通气搅拌器、双层笼式通气搅拌器、桨式搅拌器、海般式搅拌器等。
三、气升式生物反应器1979年首次应用气升式生物反应器成功的进行了动物细胞的悬浮培养。
气升式生物反应器的话优点:罐内液体流动温和均匀,产生剪切力小,对细胞损伤较小;可直接喷射空气供氧,因而氧传递率较高;液体循环量大,细胞和养分都能均匀分布于培养液中;结构简单,利于密封并降低了造价。
常用的气升式反应器有三种:内循环式气升式、外循环式气升式、内外循环式气升式生物反应器。
第三篇细胞工程的应用技术细胞的大量培养近年来细胞工程的相关技术发展十分迅速,尤其是在实际应用和生产工艺上获得了可观的成就,当前人们已经能够通过大量细胞培养的细胞工程,生产多种单克隆抗体、激素、细胞因子、病毒疫苗和具有特殊功能的效应细胞等。
因实验室采用的细胞培养技术获得的细胞量有限,不能满足生产的需求,必须改用超产培养技术方可获得大量细胞,目前这种技术种类繁多,归纳起来有三大类:(1)单层静置贴壁培养法;(2)悬浮培养法;(3)固定化培养法。
这些超产培养技术通常是研究开发机构及生产性企业常采取的方法,在我国已开始进入研究和试生产阶段,各大生物制品研究所及生化制药和生物工程公司的制药企业,根据生产需要而采用了切实可行的不同方法和技术设备。
下面介绍一些有关细胞大量培养的方法(如图23-1),在实际应用和生产实践中可根据需要来选择下列细胞大量培养的方法。
转管及转瓶培养单层静置贴壁培养旋转园柱管培养1.多层繁殖器细 2.多层托盘式装置胞多层培养 3.Opticell培养系统大 4.塑料软片培养系统量 5.Heli-cel薄膜卷带式培养培固定化培养养微载体培养的中空纤维灌注培养方玻璃珠床培养法包被细胞培养翻滚培养旋转培养悬浮培养电磁搅拌培养振荡培养振动器培养滋养器装置搅拌生物反应器发酵罐培养气动发酵器第一节培养要素控制及其参数的测定一、细胞的定量测定(一)细胞数量的测定:采用常规细胞计数法(见前第一篇第九章第四节)测定细胞总数及活细胞数,并计算细胞存活率。
(二)细胞活性的测定1、直接测定:计数法中的细胞存活率的测定虽能显示细胞的生长活力,但误差大,故常采用MTT法或3H-TdR掺入法可准确地显示细胞的代谢状态和生长繁殖的活力。
(方法见第一篇第九章第五节)2、间接测定细胞活性间接测定法是基于测定细胞代谢活性之上的。
最为普通的参数是葡萄糖的利用及生物氧化后的代谢产物,如乳酸或丙酮酸产物等。
(三)培养要素控制1、容器生长表面的选择和处理(静置贴壁培养)-细胞培养容器的生长表面为玻璃、不锈钢(或钛)、塑料表面。
大规模细胞培养技术的操作方式规模细胞培养的操作方式可分为:分批式、流加式、半连续式、连续式和灌注式五种。
一、分批式培养(batch culture)分批式培养(batch culture)是细胞规模培养发展进程中较早期采用的方式,也是其它操作方式的基础。
该方式采用机械搅拌式生物反应器,将细胞扩大培养后,一次性转入生物反应器内进行培养,在培养过程中其体积不变,不添加其它成分,待细胞增长和产物形成积累到适当的时间,一次性收获细胞、产物、培养基的操作方式。
该方式的特点:操作简单。
培养周期短,染菌和细胞突变的风险小。
反应器系统属于封闭式,培养过程中与外部环境没有物料交换,除了控制温度、pH值和通气外,不进行其他任何控制,因此操作简单,容易掌握;直观反映细胞生长代谢的过程。
因培养期间细胞生长代谢是在一个相对固定的营养环境,不添加任何营养成分,因此可直观的反映细胞生长代谢的过程,是动物细胞工艺基础条件或"小试"研究常用的手段;可直接放大。
由于培养过程工艺简单,对设备和控制的要求较低,设备的通用性强,反应器参数的放大原理和过程控制,比较其它培养系统较易理解和掌握,在工业化生产中分批式培养操作是传统的、常用的方法,其工业反应器(Genetech)规模可达12000L。
分批培养过程中,细胞的生长分为五个阶段:延滞期、对数生长期、减速期、平稳期和衰退期。
分批培养的周期时间多在3-5天,细胞生长动力学表现为细胞先经历对数生长期(48-72h)细胞密度达到最高值后,由于营养物质耗劫或代谢毒副产物的累积细胞生长进入衰退期进而死亡,表现出典型的生长周期。
收获产物通常是在细胞快要死亡前或已经死亡后进行。
二、流加式培养(feeding culture)1.流加式培养是在批式培养的基础上,采用机械搅拌式生物反应器系统,悬浮培养细胞或以悬浮微载体培养贴壁细胞,细胞初始接种的培养基体积一般为终体积的1/2~1/3,在培养过程中根据细胞对营养物质的不断消耗和需求,流加浓缩的营养物或培养基,从而使细胞持续生长至较高的密度,目标产品达到较高的水平,整个培养过程没有流出或回收,通常在细胞进入衰亡期或衰亡期后进行终止回收整个反应体系,分离细胞和细胞碎片,浓缩、纯化目标蛋白。
大规模高效细胞培养和纯化、药用多肽和核酸合成技术开发与应用方案从产业结构改革的角度来看,大规模高效细胞培养和纯化、药用多肽和核酸合成技术的开发与应用具有重要意义。
本方案将详细介绍实施背景、工作原理、实施计划步骤、适用范围、创新要点、预期效果、达到收益、优缺点以及下一步需要改进的地方。
一、实施背景随着生物技术的迅速发展,生物医药产业已成为全球经济发展的重要支柱之一。
其中,细胞培养和纯化技术是生物医药领域的关键环节之一。
目前,我国细胞培养和纯化技术水平相对较低,生产效率低下,产品质量不稳定,导致药品价格居高不下,无法满足人民群众日益增长的医疗需求。
因此,开展大规模高效细胞培养和纯化、药用多肽和核酸合成技术的开发与应用,对于提高我国生物医药产业的发展水平和竞争力具有重要意义。
二、工作原理1.大规模高效细胞培养技术是通过优化细胞生长条件,实现细胞的高密度培养和快速生长。
该技术采用生物反应器、细胞培养基、无菌操作等技术手段,确保细胞生长环境的稳定和优化,从而提高细胞培养效率和质量。
2.细胞纯化技术是通过分离和筛选细胞,获得高纯度的细胞群体。
该技术采用流式细胞术、免疫磁珠分选等技术手段,实现细胞的快速分离和纯化,提高细胞的纯度和质量。
3.药用多肽和核酸合成技术是通过合成多肽和核酸等生物活性物质,用于药品研发和治疗。
该技术采用固相合成、液相合成等技术手段,实现多肽和核酸的高效合成和纯化,提高药品的生产效率和品质。
三、实施计划步骤1.技术研发:开展大规模高效细胞培养、细胞纯化、药用多肽和核酸合成技术的研发,解决技术瓶颈问题,提高技术水平和效率。
2.设备购置:购置先进的生物反应器、细胞培养基、流式细胞仪、免疫磁珠分选仪等设备,确保细胞培养和纯化过程的顺利进行。
3.生产工艺优化:优化细胞培养和纯化生产工艺,提高生产效率和质量。
同时,开展药用多肽和核酸合成技术的工艺研究,提高合成效率和纯度。
4.产品质量控制:建立完善的质量控制体系,确保产品的质量和稳定性。