动物细胞培养生物制药
生物工程中的动物细胞培养技术
生物工程中的动物细胞培养技术动物细胞培养技术是生物工程中的一项重要技术，它不仅可以为医学、农业、食品工业等领域提供高质量的动物细胞，还可以被用于生物制药、基因治疗等方面。
下面，我们来一起了解一下生物工程中的动物细胞培养技术。
1. 动物细胞培养的定义动物细胞培养是指从动物的体内或组织中取出细胞，然后放入无菌的培养基中，通过控制培养基的成分、温度、pH 值、气体等条件，使其在体外继续生长和繁殖的过程。
而动物细胞培养技术，就是在动物细胞培养的基础上，为了达到所需的目标而进行的各种技术操作，如转染、筛选、鉴定、优化等。
2. 动物细胞培养技术的应用（1）制药行业动物细胞培养技术被广泛应用于生物制药领域。
通过转染等技术，可以将需要的蛋白质等生物物质在动物细胞中进行生产，制成具有治疗效果的药物。
（2）基因治疗动物细胞培养技术也可以应用于基因治疗这一领域。
通过将治疗药物的基因导入到动物细胞中，使其进行蛋白质等生物物质的生产，从而达到治疗疾病的目的。
（3）食品加工动物细胞培养技术还可以被应用于食品工业。
如利用鸡卵清或鸭卵清中的卵清蛋白，进行细胞培养后，得到大量的卵清蛋白，生产成为食品添加剂。
（4）疾病模型在医学研究领域中，动物细胞培养技术可以用来建立一些特定疾病模型。
比如，利用培养的白血病细胞系，可以用于研究白血病的发病机制和治疗方案等。
（5）毒理学研究动物细胞培养技术也可以用于毒理学研究。
通过将毒素等物质加入到细胞培养基中，观察它们对细胞的影响，可以判断毒素等物质的危害程度，并为制定相应的安全措施提供依据。
3. 动物细胞培养技术的步骤（1）细胞分离分离是动物细胞培养的首要步骤。
分离可采用酶消化法、机械分离法、溶解分离法等方法将细胞从体内分离出来。
（2）培养基的制备培养基的成分是影响细胞生长、形态和代谢的关键因素。
常见的细胞培养基有 DMEM、MEM、RPMI 1640 等。
根据不同细胞类型需求的营养成分不同，因此所使用的培养基也有所不同。
动物细胞工程制药
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。
细胞工程第六章动物细胞培养生物制药
BHK 21细胞（Baby hamster kidney cell）：是1961 年英国从幼地鼠的肾脏分离的细胞。成纤维样，异 倍体。常用于增殖病毒制备疫苗和重组蛋白。
Vero细胞（Vero cell）:是1962年日本从非洲绿猴肾 中分离的细胞。成上皮型，异倍体，贴壁型，是最 常用的大规模培养的动物细胞。
和将产终物体形积成1/积3～累1到/2的适培当养的液时装间入，反一应次器性中收，获适细宜胞
（二）大规、条模产件培物下养、接技培种术养细基胞的。，操培作养方过式程中流加浓缩的营养物 12、 、分流批加式 式培培或细和养养将密在时培胞产细度细间养和物原胞之胞取液培 形有接前增出，养成体种，长部使基过积于以和分细一程，一一产培胞品起中维定定物养持达加，持体速形物续到入不反积度成，生较反断应的连过再长高应将器培续程用至水器部内养添中新较平后 分总基加，培高，培体，新每养密在养积细鲜间液度细基不胞培隔补、胞取变达养一足目增出最基段到标长，大，产
供新鲜培养液流入小室和旧培养液
◆旋转管培养的排方出法，从而使细胞生活在不断更新
的培养液中
◆灌注小室培养法
3． 、培养液的发展 天然培养基(胎汁、血浆和血清)
人工合成培养基（需添加血清）
无血清细胞培养基（用激素、生长因子替代血清）
第三节 动物细胞培养的应用
一、在生物学领域基础研究中的应用 1、在细胞生物学上的应用
始分裂。随着细胞数量增多，细胞间开始接触并 连接成片，出现接触性抑制。 3、停滞期：细胞长满载体表面，随着营养物消耗和 代谢物积累，密度抑制现象出现，细胞开始退化。 如不及时传代培养，细胞脱落死亡。
微载体培养的操作过程：
微载体培养动物细胞也经过以上四步。大致可 以分为五个阶段，即培养初期阶段、黏附贴壁阶段、 维持培养阶段、细胞收获阶段、微载体培养的放大 阶段。
动物细胞培养在生物制药中的应用
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。
生物制药的技术现状和未来发展趋势
生物制药的技术现状和未来发展趋势随着人类生活水平和医疗水平的提高，对药品的需求也日益增加。
传统的化学合成药已经不能满足人们的需要，而生物制药逐渐成为医疗领域的新宠。
生物制药是利用生物技术生产的药品，是以生物大分子(蛋白质、多肽、抗体等)为活性成分的制药产品。
在这里，我们来看一下生物制药的技术现状和未来发展趋势。
一、生物制药的技术现状1. 生物制药生产技术目前，生物制药生产技术主要包括动物细胞培养技术、基因工程技术和发酵工程技术，其中，动物细胞培养技术是制备体积较小的肽类药品和蛋白质药品的首选技术。
2. 生物制药药物分子生物制药的药物分子主要由蛋白质、多肽和抗体构成。
蛋白质是复合的，这就使得制定药剂时需要考虑非常复杂的因素。
单克隆抗体在生物制药中有着广泛的应用，可以通过基因工程技术，在体外合成、纯化和赋予特定的功能。
多肽药物分子相对较小，制备流程也更简单。
3. 生物制药药剂类型生物制药药剂类型包括注射剂、冻干剂和口服制剂等。
注射剂是生物制药的主要剂型，且药剂质量和稳定性要求极高。
二、生物制药的未来发展趋势1. 个体化定制药物随着基因检测技术的不断发展，人们可以更好地了解患者特定的基因组，为患者提供个性化的定制药物。
基于基因组分析，药物可以被设定为适合特定个体的药物，有效性得到提高，副作用得到减小。
这能够促进生物制药的进一步发展。
2. 特异性制剂特异性制剂是一种新型的生物制药，在制备和使用方面具有很大的优势。
利用抗体结合特定的分子靶点，可以设计出仅对特定细胞或组织起作用的生物制药，从而提高药物效果，减少副作用。
3. 开发新的制药方法传统的生物制药制剂生产方法，如发酵、细胞培养等，存在一些问题。
最近几年，利用合成生物学、基因编辑等现代 biotech 技术，可能会打开一个更为广阔的药物发现和创新领域。
比如，利用人类肠道微生态研究，可以发现一些新的、优异的蛋白质药物产品。
总体来看，随着生物技术的飞速发展和人们对于个性化定制的需求，生物制药将会为全球的医药产业带来更多的前景和机会。
动物细胞培养技术的研究与应用
动物细胞培养技术的研究与应用一、背景和简介动物细胞培养技术是现代细胞生物学和相关学科研究中的一项重要技术。
它是将动物细胞从体内或体外提取出来后，通过营养液或固体培养基培育，使细胞在体外生长、增殖和分化的过程。
随着生命科学和医学的不断发展，动物细胞培养技术已广泛应用于生物制药、医学研究、基础生物学、毒理学等领域，成为研究生命科学和解决相关问题的一项重要工具。
二、动物细胞培养技术的分类根据培养环境的不同，动物细胞培养技术可分为体外和体内培养。
体外培养：细胞从原来的体内环境中摘出来后，用培养基中的养分、生长因子等营养物质，以体外方式进行培养，细胞生长的过程中，还需向培养基中添加一些辅助物质和指示物质调节其细胞生长，形成体外培养的微环境。
体内培养：将细胞研究对象移植到动物体内进行研究，例如鼠肝细胞。
三、动物细胞培养技术原理动物体细胞培养是在细胞培养基的鼓励下，使失去了体内自身生长、繁殖、分化和死亡调控的原细胞，在一定的体外环境下，在营养物质和条件下生长、繁殖、分化和死亡。
动物体细胞培养主要包括细胞的培养、细胞的种植和细胞的定期检测。
细胞培养必须在无菌情况下进行，以防止培养物中的菌落浸润到细胞中，导致病变或其他情况的发生。
动物细胞培养还要根据不同细胞的生长特性，配制出适宜的培养基，以保证细胞正常生长繁殖。
四、动物细胞培养技术的应用1.生物制药：细胞培养技术已被广泛应用于研发和生产生物制品，包括生物仿制药、重组蛋白质、酶和疫苗等。
动物细胞培养还可以用于评估对组织细胞的反应或毒性等。
2.医学研究：动物细胞培养在医学研究方面也有广泛的应用。
例如，在癌症研究中，科学家可以利用体外培养肿瘤细胞，研究细胞的生理功能和使用新型治疗手段的效果。
3.毒理学：动物细胞培养还广泛应用于毒理学研究，可以进行毒理学测试，研究各种化合物或化学物质的毒性和副作用。
4.基础生物学：动物细胞培养也可用于识别微生物的细胞宿主，发现细胞的染色体构造和机制等。
生物制药技术在制药工艺中的应用
生物制药技术在制药工艺中的应用生物制药技术是一种利用生物学方法和技术生产并提取药物的制药技术。
与传统的化学合成方法相比，生物制药技术具有无毒、高效、精确度高等优点，因此在制药工艺中得到了广泛的应用。
下面将介绍生物制药技术在制药工艺中的主要应用。
1. 基因工程技术基因工程技术是生物制药技术的核心，通过对目标基因的克隆、转移和表达，可以大规模生产多肽类、蛋白质类等重要药物。
重组人胰岛素和重组干扰素就是通过基因工程技术生产的。
2. 细胞培养技术细胞培养技术是生物制药中非常重要的一项技术。
通过对细胞的培养和繁殖，可以获得大量的生物药物。
常见的细胞培养技术有动物细胞培养和植物细胞培养。
以动物细胞培养为例，可以通过培养动物细胞，如CHO细胞、HEK293细胞等，来生产药物。
3. 蛋白质纯化技术蛋白质纯化技术是生物制药过程中的关键步骤，通过一系列分离、纯化和精制的步骤，可以从复杂的混合物中提取出目标蛋白质。
常用的蛋白质纯化技术包括离子交换层析、亲和层析、凝胶过滤等。
这些技术可以高效地提取出高纯度的药物。
4. 疫苗制造技术疫苗是预防和治疗传染性疾病的重要手段，而生物制药技术在疫苗制造中发挥了重要作用。
通过将病原体的相关基因插入到载体中，然后通过表达蛋白质的方式制造出疫苗。
生物制药技术在疫苗制造中提高了疫苗的安全性和有效性。
基因敲除技术是生物制药技术的新兴领域，它通过敲除特定基因来改变生物体的代谢途径，进而提高药物产量或改善药物质量。
利用基因敲除技术可以提高某些细菌产生抗生素的能力。
生物制药技术在制药工艺中的应用范围非常广泛，包括基因工程技术、细胞培养技术、蛋白质纯化技术、疫苗制造技术和基因敲除技术等。
这些技术的应用极大地促进了药物的开发和生产，提高了药物的安全性、效果和产量。
随着生物制药技术的进一步发展，相信生物制药技术将在制药工艺中发挥更加重要的作用。
生物制药 动物细胞工程制药
• 2、气升式生物反应器
• 与搅拌式生物反应器相比，具有剪切力小， 混合均一，氧和营养的传递好，由于没有 了机械搅拌的结构，有利于设备的密封， 降低了造价。高径比一般在10：1左右。
• 3、中空纤维式生物反应器
• 下图是由数百乃至数千根中空纤维集束组成的 反应器，纤维的材料为聚砜或丙烯共聚物，纤 维壁厚为50~100m，呈多孔性，内层为超滤 膜，内腔直径为200 m，两端用环氧树脂等 材料将纤维粘和在一起，并使内腔开口于外加 的塑料圆筒，使形成两个隔开的腔。
• 灌流式操作在某些生物反应器中是唯一可行 的操作方式，如中空纤维生物反应器、固定 床或流化床式反应器、膜式生物反应器等。 在这些反应器中，细胞已被固定，在取出部 分条件培养基和补充新鲜培养基和补充新鲜 培养基时，细胞基本上都被保留反应器中， 故采用该操作不存在困难。
• 但在微载体培养、悬浮培养和结团培养中，就存 在一个如何使条件培养基和细胞、载体分离的问 题。为了解决该问题，目前采用的方法有与旋转 轴连在一起的滤网、有专门用于悬浮细胞的中空 纤维分离器、超声波分离器和靠微载体自重沉降 分离的上细下粗的排液柱以及靠离心分离的专用 离心机等。
检测： 光学显微镜检查； 荧 光 显 微 镜 下 观 察 ： 荧 光 染 料 （ Hoechst ， Hoechst/PI, 丫啶橙/溴化乙锭）对细胞染色 细胞流式分析：检测培养过程中的细胞凋亡。
• 琼脂糖凝胶电泳：
• 凋亡的主要生化特征是激活一种Ca2+/Mg2+依赖型 的核酸内切酶，将核DNA切割成200 bp或更大的 片断。而坏死细胞不会出现DNA断裂片段
在动物细胞培养中，细胞凋亡是很普遍的现象， 在各种环境下都能发生。
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近几十年，人类对生长激素、干扰素、单克隆抗体、疫苗及白细胞介素等 生物制品的需求不断增加，传统方法已不能满足这一需求。因此，迫切需 要建立动物细胞大规模培养技术。自20世纪70年代以来，细胞培养用生物 反应器有了很大的进展，推动了动物细胞大规模培养技术的发展。目前贴 壁培养系统主要有转瓶（管）、微载体系统、中空纤维、玻璃珠等。
动物细胞培养生物 制药
11.5 动物细胞传代培养
动物细胞体外培养： 组织获得与消化、接种、原代培养、传代培养
传代培养：是指将原代培养的细胞继续转接培养的过程。细 胞的体外大量增殖以及细胞系的建立是通过传代培养实现的。
通常情况下，传至5~10代以内的细胞称为次代培养细胞，传 至10~20代以上的细胞称为传代细胞系。
统C。ontent design, 10 years experience 微载体系统将传统的一维平面贴附扩展为三维立 体贴附，摆脱了传统的培养瓶（管）的限制。 同时，微载体使利用生物反应器进行动物细胞大 规模培养成为可能，既能满足动物细胞的贴壁要 求，又能充分利用生物反应器的内部空间。
微载体使直径60~250μm的适用 于贴壁依赖型细胞生长的微珠
优点：结构简单、投资少、技术成熟、重复性好、 放大只需简单地增加转瓶（管）数量
缺点：劳动程度大、占地空间大、单位体积提供细 胞生长的表面积小、细胞生长密度低、培养时监测 和控制环境条件受限
11.7.2 微载体培养
1967年，维尔茨（van Wezel）开发了微载体系
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一般情况下，当传至10～50代后，细胞增殖逐渐缓慢，最终完全 停止，之后进入衰退期。
动物细胞培养过程生长曲线
11.5.1 传代培养方法
11.5.2 传代培养过程分析
生长过程经历：潜伏期、指数生长期、减速期、 平台期、衰退期
培养期间，每1~2天需要对细胞做常规检查， 包括：是否污染、细胞生长状况、培养液PH 传代培养过程分析包括细胞形态检查及活力分析与 营养液PH及污染检查。
一个报道的细胞株应包括：培养简历、冻存液、 细胞活力、培养液、细胞形态类型、核型、无污 染检测、物种检测、免疫检测、细胞建立者
11.6.1 分离纯化与保存
体外原代培养一般都是多种类型的细胞混合生长，必须经过细 胞纯化得到单一种类细胞进行功能、形态等研究
1、自然纯化：无法根据实际需求选择细胞，费时费力 细胞因子依赖法
MTT法简单、快速、准确、广泛应用于新药筛选、 细胞毒性试验、肿瘤放射敏感性试验等方面
营养液PH及污染检查
含血清的新鲜培养液呈桃红色，PH在7.2~7.4之间。 一段时间后，CO2的积累使培养液PH下降，当超出缓冲范围时， 培养液变黄，需要3~4d更换一次培养液。 CO2培养箱能自动控制5%的CO2含量。 培养瓶口盖需拧松或用无菌纱布棉塞以保证透气。
等影响，细胞易老化脱 落
微载体的制作方法
制作方法包括：高温烧结法、聚合物快速凝聚法、高分子材料成球聚合法、锐孔喷 冷冻凝固法
11.7.1 转瓶（管）培养系统
♥一we般lc用om于e小t量o 培us养e 到th大es规e 模Po培w养er的Po过in渡t 阶tem段plates, New Content design, 10 years experience
♥采用专门设计的细胞培养转瓶机和不同规格的转瓶进行培养 ♥有专门设计的旋转系统和不同规格的旋转管 ♥在转管培养的基础上为扩大培养而改进的
概念 优点 缺点
微载体的分类
实心微载 多孔微载体 体
内部具有网状结构的小
细胞能贴附在微载体表 孔，细胞能在微载体内
面生长
部生长
比表面积更大，使细胞
易于细胞在表面贴壁， 免受机械损伤，得到的
机械强度高，容易接种 细胞浓度高，可降低血
操作
清用量，可以采用高的
搅拌速度和通气量
细胞浓度低，细胞容易 容易产生营养传递障碍， 受剪切力、搅拌、碰撞 积聚代谢副产物
4、基因工程细胞：将编码药用蛋白质的基因重组到动物细胞构建工程菌
5、转化细胞： 体外可无限传代和生长繁殖，遗传、生长、 生物学特性可能改变 从生产方式上可分为细胞自转化和人工诱发转化
6、常用细胞株： CHO细胞 Vero cell
BHK-21细胞
WⅠ-38细胞
11.7 动物细胞大规模培养
➢Text ➢Text ➢Text
细胞形态检查
Δ将培养瓶放在倒置显微镜下观察。 Δ状态良好的细胞：轮廓形态不十分清晰，较透明。 Δ生长不良的细胞：轮廓变清晰，细胞间隙
增大，胞内活力分析
采用MTT法。 活细胞的线粒体脱氧氢酶能将四唑盐还原成不溶于水的蓝紫 色产物甲暨并沉淀在细胞中，而死细胞没有这种功能。二甲 亚砜（DMSO）能溶解蓝紫色结晶物，溶液 颜色深浅与所含甲暨量成正比。用酶标仪测 定OD570nm值就可以分析活细胞数量。
易出现微生物污染。 细菌污染时培养液变浑浊，镜检可见。 PPLO因个体小，能透过滤器，污染时培养物无变化，不易发现。 严格遵守无菌操作。
11.6 细胞系与细胞株
细胞系：由原代培养经传代培养纯化，获得 的能在体外生存的细胞群体。 有限细胞系与连续细胞系
细胞株：从一个经过生物学鉴定的细胞系用 单细胞分离培养或通过筛选的方法，由单细 胞增殖形成的细胞群
2、人工纯化
反复贴壁法 酶消化法
机械法
3、克隆化培养
毛细管法 有限稀释法
细胞保存多采用冻存、低温液氮冻存
11.6.2适合工业化生产的细胞株
1、原代细胞： 需要大量动物组织、成本高、费时费力
2、二倍体细胞： 二倍体染色体，具有贴壁和接触抑制特性，有限的繁殖能 力，无致瘤性
3、融合细胞： 具有两亲本特征
理想的微载体应具备以下几个特征：
➢良好的生物相容性，无毒无害 ➢有好的黏附性，一般带正电荷 ➢大的比表面积，颗粒均匀，孔径均一 ➢良好的传质性能 ➢强的机械性能，长时间搅拌状态下不破碎，能保护细胞，方便
清洗处理，重复利用 ➢好的热稳定性，在121℃蒸汽灭菌条件下不分解、不破碎、不 软化，适合高压灭菌