细胞工程制药工艺技术基础
生物制药技术试题库答案
一.名词解释1.生物药物是利用生物体.生物组织或其成分，综合应用生物学、生物化学、微生物学、免疫学、生物化工技术和药学的原理与方法进行加工、制造而成的一大类预防、诊断、治疗疾病的物质。
2.单克隆抗体：单个淋巴细胞针对某一抗原产生的单个抗体。
3.生物技术是运用现代生物科学、工程学和其他基础学科的知识，按照预先的设计，对生物进行控制和改造或模拟生物及其功能，用来发展商业性加工、产品生产和社会服务的新兴技术领域。
4.生化药物指从生物体中分离纯化所得的一类具有调节人体生理功能、达到预防和治疗疾病目的的物质。
5.生物制品是利用病原生物体及其代谢产物，依据免疫学原理制成的用于人类免疫性疾病的预防.诊断和治疗的一类制品。
6.贴壁培养：必须让细胞贴附于某种基质上生长繁殖的培养方法。
7.生化分离是指采用适宜的分离、提取、纯化技术，将目标成分从复杂的生物材料（细胞）中分离出来，并获得高纯度的产品的过程。
8.固定化酶：限制或固定于特定空间位置的酶，具体来说，是指经物理或化学方法处理，使酶变成不易随水流失即运动受到限制，而又能发挥催化作用的酶制剂。
9.灭菌：利用物理或化学的方法杀死或除去物料及设备中所有的微生物，包括营养细胞、细菌芽孢和孢子。
10.超临界流体萃取就是利用超临界流体的特性，通过改变临界压力或临界温度来提取和分种化合物。
11.盐析：在蛋白质溶液中加入中性盐随着盐浓度的升高，蛋白质溶解度逐渐降低，最后形成沉淀。
12.抗生素：生物在生命活动中产生，在低微浓度下选择性抑制他种生物机能的物质。
13.等电点沉淀：当溶液在某个pH值时，大分子因所带的正负电荷相等而呈电中性，溶解度最低，发生沉淀。
14.离心分离：利用惯性离心力实现不同颗粒分离的操作。
15.疫苗是典型的免疫类药物。
所谓疫苗，是指将病原微生物（如细菌、病毒等）及其代谢产物（如类毒素），经过人工减毒、灭活或利用基因工程等方法制成的用于预防传染病的主动免疫制剂。
生物制药工艺技术基础(1)
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③ 能够保持较好分散性的离体细胞或较小细胞团 的液体培养，称为“悬浮培养” ；
④ 离体器官的培养，如茎尖、根尖、叶片、花器 官各部分原基或未成熟的花器官各部分以及未成熟果 实的培养，称为“器官培养” ；
⑤ 未成熟或成熟的胚胎的离体培养，则为“胚胎 培养”。
2、悬浮培养
悬浮培养是指在液体培养基中，能够保持良好分 散性的细胞和小的细胞聚集体的培养。在此培养条件 下组织水平较低。
二、动物细胞工程制药技术基础 （一）动物细胞的获得
供生产生物技术药物的动物细胞有3类； 1、原代细胞 原代细胞是直接取自动物组织器官，经过分散、 消化制得的细胞悬液。 2、二倍体细胞系 原代细胞经过传代、筛选、克隆，从而由多种细 胞成分的组织中挑选强化具有一定特性的细胞株。
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其特点是：
①染色体组织仍然是2n的模型；
目前在生产中用于悬浮培养的设备主要是通气搅 拌罐式生物反应器和气升式生物反应器。
2、贴壁培养
贴壁培养是必须让细胞附在某种基质上生长繁殖 的培养方法：它适用于一切贴附依赖性细胞（贴壁细 胞），也适用于兼性贴壁细胞。
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该方法优点是适用的细胞种类广（因为生产中所使 用的细胞绝大多数是贴壁细胞），较容易采用灌流培 养的方式使细胞达到高密度；不足之处是操作比较麻 烦。
1、植物组织细胞无菌培养技术类型
植物组织和细胞是指在无菌和人工控制的营养 （培养基）及环境条件（光照、温度等）下，研究植 物的细胞、组织和器官以及控制其生长发育的技术。
植物无菌培养技术有以下几类：
① 幼苗及较大植株的培养，即为“植物培养” （plant culture）；
② 从植物各种器官的外植体增殖而形成的愈伤组 织的培养叫做“愈伤组织பைடு நூலகம்养” ；
细胞工程技术的基本原理
细胞工程技术的基本原理细胞工程技术是一种利用细胞的生物学特性和功能，通过体外培养和操控细胞的方法，实现对细胞的改造和应用的技术。
其基本原理包括细胞培养、细胞操控和细胞应用三个方面。
细胞培养是细胞工程技术的基础，它是指将细胞从体内或体外的组织中分离出来，通过培养基提供的适宜环境，使细胞在体外继续生长和繁殖。
细胞培养的关键是培养基的配方和培养条件的控制。
培养基是一种含有营养物质和生长因子的液体或凝胶，可以提供细胞生长所需的营养物质和环境。
培养条件包括温度、湿度、气体成分和pH值等，这些条件对细胞的生长和分化起着重要的影响。
通过优化培养基的配方和培养条件的控制，可以实现对细胞的大规模培养和扩增。
细胞操控是指通过物理、化学或生物学手段对细胞进行操作和改造，以实现对细胞的特定功能的调控。
物理手段包括细胞离心、过滤、电击和超声波等，可以用于细胞的分离、纯化和聚集等。
化学手段包括细胞培养基的成分调整、细胞外基质的改造和细胞内信号通路的调控等，可以影响细胞的生长、分化和功能表达。
生物学手段包括基因工程技术和细胞融合技术等，可以实现对细胞基因组的改造和细胞的融合，从而产生具有特定功能的细胞。
细胞应用是细胞工程技术的最终目标，它是指将经过培养和操控的细胞应用于医学、农业和工业等领域，以实现特定的应用效果。
在医学领域，细胞工程技术可以用于组织工程、再生医学和药物筛选等方面。
组织工程是指利用细胞和支架材料构建人工组织或器官，以替代受损组织或器官的功能。
再生医学是指利用细胞和生物材料促进组织和器官的自我修复和再生。
药物筛选是指利用细胞模型和高通量技术，对药物的效果和毒性进行评估和筛选。
在农业领域，细胞工程技术可以用于植物育种和农作物改良等方面。
植物育种是指利用细胞和基因工程技术改良植物的性状和产量。
农作物改良是指利用细胞和基因工程技术改良农作物的抗病性和适应性。
在工业领域，细胞工程技术可以用于生物制药和生物能源等方面。
生物制药是指利用细胞表达和分泌特定蛋白质，生产药物和生物制剂。
细胞工程的技术基础
细胞工程的技术基础细胞工程是一种利用生物技术手段对细胞进行改造和利用的学科。
它的技术基础主要包括基因工程、细胞培养和生物反应器等方面。
基因工程是细胞工程的核心技术之一。
它是指通过改变细胞内的基因序列，使细胞产生新的功能或改善原有的功能。
基因工程的主要方法包括基因克隆、基因敲除、基因编辑和基因转移等。
其中，基因克隆是最常用的方法之一，它通过将目标基因从一个细胞中克隆到另一个细胞中，实现对目标基因的研究和利用。
细胞培养是细胞工程的另一个重要技术。
它是指将细胞放入培养基中，提供必要的营养物质和生长因子，使细胞在体外生长和繁殖。
细胞培养的主要方法包括悬浮培养和附着培养两种。
悬浮培养是将细胞悬浮在培养基中，利用搅拌或气体通气等方式提供充足的氧气和营养物质，使细胞在液体中自由生长。
附着培养则是将细胞附着在培养皿的表面上，利用培养皿提供的营养物质和生长因子，使细胞在固体表面上生长。
生物反应器是细胞工程中用于大规模生产细胞和生物制品的设备。
它是一个封闭的系统，可以控制培养基的温度、pH值、氧气含量等参数，以保证细胞在最适宜的环境中生长和繁殖。
生物反应器的主要类型包括搅拌式反应器、气升式反应器和固定床反应器等。
其中，搅拌式反应器是最常用的反应器之一，它通过搅拌培养基，使细胞和培养基充分混合，提高细胞的生长速度和产物的产量。
总之，细胞工程的技术基础包括基因工程、细胞培养和生物反应器等方面。
这些技术的不断发展和完善，为细胞工程的研究和应用提供了强有力的支持。
未来，随着技术的不断进步，细胞工程将在医药、食品、环保等领域发挥越来越重要的作用。
细胞工程技术在生物制药中的应用
细胞工程技术在生物制药中的应用随着生物制药市场的飞速发展，越来越多的企业开始重视细胞工程技术在生物制药中的应用。
细胞工程技术是生物制药领域的关键技术之一，它以细胞为基础，通过改良、修饰、表达等手段，使得细胞具备更强的生产能力和更高的表达质量，从而生产出更优质的生物制药产品。
本文将从细胞工程技术的背景、技术原理、应用领域、发展趋势等方面入手，探讨细胞工程技术在生物制药中的应用。
一、细胞工程技术的背景和原理细胞工程技术是近年来快速发展的一门交叉性科学，它综合了生物学、化学、物理学、生物信息学等多个领域的知识，通过对细胞进行改造和设计，以达到更高的生产效率和更优质的表达质量。
细胞工程技术的原理主要包括细胞遗传改造、转基因技术、细胞培养技术、筛选技术和杂交技术等多个方面。
其中，细胞遗传改造是细胞工程技术中最为核心的部分，它通常采用基因克隆、基因敲除和基因修饰等方法，通过改变细胞的基因表达谱和调整代谢通路，从而提高生产效率和产物质量。
同时，转基因技术也是细胞工程技术中不可避免的一步，它通过将外源基因导入受体细胞中，实现所需要的蛋白质表达和产物合成。
二、细胞工程技术在生物制药领域中的应用十分广泛，它可以用于疫苗、抗体、酶和激素等多个领域的制药。
主要应用包括以下几个方面：1、细胞培养细胞工程技术中的细胞培养技术是生产过程中至关重要的一步。
细胞培养可以将细胞放入合适的环境中，通过调节培养液的成分浓度、温度、pH等参数，使细胞能够在稳定的环境条件下生长和分裂，从而获得更高的生产效率和更高的产物质量。
2、滤泡和传染体技术在疫苗制造中，滤泡和传染体技术是比较常用的方法，它是利用细胞工程技术来获得被病毒感染的细胞，然后从中释放出病毒。
这种技术可以实现获得不同病毒株的毒株和疫苗。
3、基因治疗基因治疗是一种新型的治疗手段，其原理就是通过将外源基因导入人体细胞中，从而实现对患病细胞的治疗和修复。
目前，基因治疗已经广泛应用于各种不同的领域，如单基因遗传病、癌症等。
生物制药工艺学教案
第一章生物药物概述定义：利用生物体、生物组织或其成分，综合应用多门学科的原理和方法进行加工、制造而成的一大类药物。
广义的生物药物包括：1、从动植物和微生物中制取的各种天然生物活性物质。
2、人工合成或半合成的天然物质类似物。
生物制药的重点研究方向：应用基因工程、酶工程、发酵工程及细胞工程技术研究开发各类新型药物；应现代生物技术改造传统制药工业。
生物药物的特点与要求—特点：在化学构成上十分接近于体内的正常生理物质，容易为机体吸收利用；在药理上具有更高的生化机制合理性和特异治疗有效性；在医疗上具有药理活性高、针对性强、毒性低、副作用小、疗效可靠；化学与生物学性质不稳定，对各种理化因素敏感，生物活性易受影响。
必须有严格的制造管理要求（GMP）质量管理要求；对制品的有效期、贮存条件、使用方法必须做出明确规定；对有效成分应拟定其生物活性检测方法；对制品的均一性、有效性、安全性和稳定性等都有严格要求。
生物药物制备的不同阶段：第一代：利用生物材料加工制成的含有某些天然活性物质与混合成分的粗制剂。
第二代：根据生物化学和免疫学原理，应用近代生化分离纯化技术从生物体制取的具有针对性治疗作用的特异生化成分。
第三代：应用生物工程技术生产的天然生物活性物质以及通过蛋白质工程原理设计制造的具有比天然物质更高活性的类似物或与天然品结构不同的全新的药理活性成分。
二、现代生物药物分5大类：天然生化药物（氨基酸类药物、多肽蛋白质类药物、酶类药物、核酸类药物、多糖类药物、脂类药物）；微生物药物（抗生素、酶抑制剂、免疫调节剂）；基因工程药物；基因药物；生物制品（详见书本）细胞生长因子与组织制剂：细胞生长因子，是在体内对动物细胞的生长有调节作用，并在靶细胞上具有特异受体的一类物质，为多肽或蛋白质，如神经生长因子、血小板生长因子等。
组织制剂，指将动植物组织经过加工处理、制成符合药品标准并具有一定疗效的制剂。
这类制剂未经纯化，有效成分不完全清楚。
《生物制药工艺》课程标准
《生物制药工艺》课程标准一、课程的性质和任务该课程是一门涉及生物学、医学、生物技术、化学、工程学和药学等学科基本原理的综合性应用学科。
学生通过学习各类生物药物典型实例，提高其综合应用所学专业知识的基本理论和技能来分析问题、解决问题的能力。
《生物制药工艺》是药品生产技术专业课程体系中的专业核心课程。
该课程主要讲授生物制药的基本理论及基本技术等，使学生进一步了解和掌握生物制药技术的基本知识，熟悉常规生物制药的基本技术路线和工艺过程；掌握天然生物材料的提取制药、发酵工程制药、细胞工程技术制药、酶工程制药等生物制药的基本原理和相关技术；了解生物制药技术的前沿和动态等。
本课程是在掌握化学基础、单元操作技术、生化基础与实验技术、微生物基础与实验技术等基本知识和基本技能基础上开设的。
二、教学内容和要求基本模块：单元一：绪论主要内容：1.生物药物的定义、特性和分类2.生物药物的发展过程和研究新进展3.生物制药业现状及发展前景教学要求：了解：1.生物药物的发展过程和研究新进展2.生物制药业现状及发展前景掌握：1.生物药物的定义、特性和分类单元二：天然生物材料的提取制药主要内容：1.生化药物的分类2.生化药物的制备一般工艺教学要求：了解：1.生化药物的分类2.生化药物制备工艺掌握：1.生化药物制备工艺单元三：发酵工程制药主要内容：1.发酵工程制药概述2.抗生素药物、分类与应用3.β—内酰胺类抗生素4.大环内酯类抗生素5．四环素类抗生素6.氨基糖苷类抗生素教学要求：了解：1.抗生素的发展简史2.抗生素工业生产及工艺3．抗生素质量控制4．青霉素的发酵生产、提取和精制5.红霉素的生产工艺及提取6.四环素的发酵工艺提取7.链霉素发酵生产工艺提取单元四细胞工程制药技术主要内容：1．动物细胞工程基础2.植物细胞工程基础3.细胞培养在制药中的应用教学要求：了解：细胞培养在制药中的应用掌握：1．动物细胞工程基础2.植物细胞工程基础单元五酶工程制药技术主要内容：1、酶工程概述2、酶的固定化技术3、酶工程应用教学要求：了解：酶工程应用掌握：1、酶工程概述2、酶的固定化技术单元六基因工程制药了解：基因工程应用掌握：1、概述2、基因工程药物的上游和下游技术三、学时分配表四、考核方式考核方式：分为过程性考核和终结性考核两部分。
生物制药工艺学第二章+生物制药工艺技术基资料教程
（4）其它保护措施（冷、热、酸、碱）
二、物质的性质与溶解度
（一）物质溶解度的一般规律
相似相溶
（二）水在生化物质提取中的作用
水是提取生化物质的常用溶剂。水分子的存在可使其它 生物分子之间的氢键减弱，而与水分子形成氢键，水 分子还能使溶质分子的离子键解离，这就是所谓的水 合作用。水合作用促使蛋白质、核酸、多糖等生物大 分子与水形成了水合分子或水合离子从而促使它们溶 解于水或水溶液中。
（3）超声波法 （4）反复冻融法 2.化学法 用稀酸、稀碱、浓盐、有机溶剂或表面活性剂处理细胞，
可破坏细胞结构释放出内容物。
3.生物法 （1）组织自溶法
利用组织中自身溶解酶的作用改变、破坏细胞结构， 释放出目的物称为组织自溶法。
(2) 酶解法 用外来酶处理生物材料，如用溶菌酶处理某些细菌， 蜗牛酶等
砂土管法—取普通黄沙，洗净过60目筛，晒干，另取普 通圆土研碎，过筛，晒干。两者以6:4混合。分装于安 醅瓶或小试管中，然后在60℃干热灭菌2小时，连续灭 菌三次后即可使用。装管时可吸取少许孢子悬浮液加 入，待干燥后抽真空封口或用棉花塞紧后蜡封，低温 保藏。
冷冻干燥法：将菌种悬浮于脱脂消毒牛奶中，快速冷冻， 真空干燥。
甘油冷冻保存法：将对数期菌体悬浮于新鲜培养基中， 加入15%消毒甘油，混匀速冻，冻存于－70~－80℃.
（五）组织与细胞的破碎
组织与细胞的破碎方法有物理法、化学法与生物法。
1.物理法 （1）磨切法
工业上常用的有绞肉机，刨胰机，球磨机、磨粉机。 实验室常用的有匀浆机，研钵，高速组织捣碎机。
（2）压力法 有压榨法、高压法和减压法，渗透压法。
（1）pH 在萃取操作中正确选择pH值很重要。因为在水溶液中某些酸、 碱物质会解离，在萃取时改变了分配系数，直接影响提取效率。
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纤维（fibroblast）细胞系，贴附型生长，2n=46。细胞倍增时间24小时，寿命50
代，第一个被用于制备疫苗。
2018/10/19
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常见生产用动物细胞系
哺乳动物细胞株系
CHO细胞：从中国仓鼠卵巢（Chlial）细胞系，贴附型生长体性，是目前使用最为普遍和成熟的宿主细胞。 属于贴壁生长细胞，可进行悬浮培养，对剪切力和渗透压有较高的忍受能力。蛋白 质翻译后的修饰准确，表达产物的结构、性质和生物活性接近天然。 BHK：从幼仓鼠的肾脏（baby hamster kidney, BHK）中分离的成纤维样细胞， 非整倍体，2n=44。用于增殖病毒，制备疫苗和重组蛋白。两种重组凝血因子Ⅷ， Bayer的Kogenate FS、Aventis Behring的Helixate分别于1989和1994被FDA获 准上市，1999年FDA批准Novo Nordisk的重组凝血因子VIIa（NovoSeven）上市， 用于治疗血友病。 杂交瘤细胞：从小鼠脾细胞与骨髓瘤细胞的融合细胞中分离获得杂交瘤细胞系，
温 度
哺乳动物细胞最 佳培养温度为 37℃，鸡细胞为 39℃～40℃，而 昆虫类细胞为 25℃～28℃。
2018/10/19
氧 气
离体培养的气 体含有5％CO2 和95％空气， 其中氧浓度为 21％。有时充 以N2气稀释O2 浓度。
pH值
绝大多数低于 6.8或超过7.6会 对细胞产生严重 影响动物细胞， 甚至使细胞死亡。
2018/10/19
合成培养基是用化学成分 明确的试剂配制的培养 基，组分稳定，可大量供 应。在动物细胞培养中最 常用培养基7－8种，如 BME、MEM、DMEM、 IMEM、M199等。合成培 养基中添加5％-10 ％的小牛血清。在杂交瘤 培养中，一般为10％～20 ％的胎牛血清。血清的加 入对培养非常有效，但对 培养产物的分离纯化和检 测会组成一定的不便。
生物制药工艺学
Biopharmaceutical Technology
第五章 动物细胞工程制药技术
动物细胞工程主要应用技术 细胞培养 细胞融合
动物细胞工程是指按照人们预 定的设计，根据细胞生物学及 工程学原理定向改造动物细胞 遗传性的技术。
单克隆抗体
动物细胞工程
核 移 植
胚胎移植
动物细胞反应动力学、动物细胞反应器
血液中有四个缓冲体 系，碳酸盐、磷酸盐、 血红蛋白和血浆蛋白 缓冲体系。
渗透压
正常血浆渗 透压范围为 （690～ 859kPa）
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动物细胞培养基的制备
培养基
天然培养基是直接取自于动 物组织提取液或体液作 为培养基，如血浆凝块、血 清、淋巴液、胚胎浸出液 等。营养价值高，但成分复 杂，而且不稳定，来源也受 到限制，不宜大量培养和生 产使用。 血清是天然培养基中最有 效和最常用的培养基，来源 有胎牛血清、新生牛或成牛 血清、马血清、鸡血清、羊 血清及人血清，最广泛应用 的为胎牛血清和新生牛血 清。
动物细胞培养 基本概念 动物细胞大规模培养方法 动物细胞培养操作方式 动物细胞培养条件 动物细胞培养基的制备 动物细胞培养过程的检测与工艺基的制备
基本概念
动物细胞培养：就是从动物有机体中取出相关的组织， 将它分散成单个细胞，然后，放在适宜的培养基中， 让这些细胞生长和增殖。 原代培养：从机体取出后立即培养的细胞为原代细胞。 培养的第1代细胞与传10代以内的细胞称为原代细胞培 养。 传代培养：将原代细胞从培养瓶中取出，配制成细胞 悬浮液，分装到两个或两个以上的培养瓶中继续培养， 称为传代培养。
动物细胞培养的基本过程
动物胚胎或幼龄动物的 组织、器官
胰蛋白酶 剪碎
单个细胞
制成 原 代 培 养
细胞悬 浮液
细 胞 贴 壁
细胞系 部分细胞“癌变”， 无限传代
细胞株
细胞
动物细胞培养不能 最终培养成动物体
50代细胞
剥离、分瓶 传代培养
10代细胞
实例
取动物器官 和组织
幼龄鼠
剪碎组织
胰蛋白酶处理
细胞培养 单个细胞
Sf-9：是从秋黏虫的卵巢细胞（SF21）中分离得到，最常用的昆虫表达细胞。倍增时
间为18～24小时，能高效表达外源基因。 TN-5B1-4：是从粉纹夜蛾（Trichoplusia ni，TN）卵细胞匀浆中分离得到的，无血清 培养，快速倍增。分泌表达重组蛋白的能力比SF9细胞系高20多倍，能适应悬浮培养。
2018/10/19
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动物细胞培养条件
对培养条件要求严：动物无细胞壁保 护，细胞膜直接接触外界。对物理化学 因素耐受力很弱，容易受伤害。与细菌 和植物细胞相比，动物细胞培养条件要 求苛刻，周围环境十分敏感。
对培养基的要求高：需要容易利用、丰 富的相对低分子量的营养物，包括12种 必需氨基酸，8种以上维生素，多种无机 盐和微量元素，多种附加成分。能源： 单糖，葡萄糖，谷氨酰氨。氮源：氨基 酸单体化合物。
基本概念
细胞株：原代细胞一般传至10代左右细胞生长停滞， 大部分细胞衰老死亡，少数细胞存活到40-50代，这种 传代细胞为细胞株。 细胞系：细胞株传代至50代后又出现细胞生长停滞状 态，只有部分细胞由于遗传物质的改变，使其在培养 条件下可以无限制传代，这种传代细胞为细胞系。
细胞株和细胞系的区别： 细胞系的遗传物质改变，具 有癌细胞的特点，失去接触抑制，容易传代培养。
动物细胞培养技术是其他动物细胞工程技术的基础
2018/10/19 7
常见生产用动物细胞系
人源细胞株系
Namalwa：从淋巴瘤病人中分离获得的类淋巴母细胞，非整体核型，2n=12～ 14，单X染色体，无Y染色体。表达IgM悬浮生长。外源基因的表达水平较高，可用 无血清培养基高密度培养。已成功地表达了rhEPO、rhG-CSF、tPA等，已用于大 规模生产干扰素，并批准上市。 WI-38:美国Wistar研究所从正常人胚肺组织分离获得的二倍体（ diploid）成
有SP2/O、J558L和NSO等。能在无血清培养基中高密度悬浮生长，容易转染和生
长，能进行糖基化等加工修饰，大量分泌和高效表达。
2018/10/19 9
常见生产用动物细胞系
昆虫细胞株系
Sf21：是从秋黏虫（Spodoptera frugiperda，fall armyworm)卵巢细胞中分离得到 的，细胞较大，容易放大，高效表达外源基因。