《細胞工程》第4章1動物細胞培養(yǎng)工程4課件

細胞工程CellEngineeringChapter4、動物細胞培養(yǎng)工程

4．1概述4．2生產(chǎn)用動物細胞系4．3培養(yǎng)液和培養(yǎng)環(huán)境4．4動物細胞培養(yǎng)工藝4．5動物細胞培養(yǎng)過程的放大與優(yōu)化4．6動物細胞代謝工程4．7動物細胞工程產(chǎn)品制備及質(zhì)控4．8動物細胞工程表達產(chǎn)品的應(yīng)用4．1．2發(fā)展歷程：

4．1．3動物細胞培養(yǎng)的特點與方法：

A、動物細胞培養(yǎng)的主要特點動物細胞對營養(yǎng)要求高——血清來源受限，質(zhì)量不穩(wěn)，研發(fā)無血清培養(yǎng)液；動物細胞對培養(yǎng)環(huán)境適應(yīng)性差——生長慢，時間長，生長用動物細胞需馴化；動物細胞培養(yǎng)對環(huán)境條件要求嚴格——pH，混合氣體（O2、CO2、N2）；動物細胞培養(yǎng)過程易產(chǎn)生污染——要求苛刻；各種細胞長期培養(yǎng)易變異——需監(jiān)測其形態(tài)、生長、表達過程；絕大多數(shù)的哺乳類動物細胞具貼壁依賴性生長特征——需載體。

B、動物細胞培養(yǎng)工程的方法

懸浮培養(yǎng)：螺旋槳或平槳攪拌通用發(fā)酵罐——適應(yīng)淋巴細胞、骨髓瘤細胞等方法單層培養(yǎng)——滾瓶法：間歇接觸培養(yǎng)液和空氣

固定化培養(yǎng)微珠微載體培養(yǎng)比表面積大中空纖維

4．1．4動物細胞培養(yǎng)工程技術(shù)現(xiàn)狀與展望

A、70%生物技術(shù)產(chǎn)品使用動物細胞生產(chǎn)；B、生產(chǎn)技術(shù)、工藝條件改變明顯：

培養(yǎng)方式：從固著貼壁式變?yōu)閼腋∈?、從間歇式變?yōu)閼腋∵B續(xù)式；培養(yǎng)介質(zhì)：用動物血清變?yōu)闊o血清無蛋白培養(yǎng)液；生物反應(yīng)器控制：從黑箱式到計算機到人工智能。

中國美國批式培養(yǎng)（batch）2-100L中試規(guī)模產(chǎn)業(yè)化手段；12000L工業(yè)反應(yīng)器流加培養(yǎng)（fedbatch）5-500L中試規(guī)模產(chǎn)業(yè)化手段；12000L工業(yè)反應(yīng)器灌注培養(yǎng)（perfusion）5-30L中試規(guī)模產(chǎn)業(yè)化手段；12000L工業(yè)反應(yīng)器D、動物細胞培養(yǎng)工程技術(shù)是當今生物制藥領(lǐng)域最重要的關(guān)鍵技術(shù)之一；（10000L規(guī)模、g/L級）E、大規(guī)模動物細胞培養(yǎng)生產(chǎn)中還存在問題需要解決：

去除培養(yǎng)環(huán)境中外源因子的污染在線檢測與工藝控制，如O2限定與溶解CO2嘗試累積的控制新細胞生物反應(yīng)器系統(tǒng)的開發(fā)利用4．2生產(chǎn)用動物細胞系

4．2．1生產(chǎn)用動物細胞發(fā)展：

生產(chǎn)用動物細胞——是指按生產(chǎn)條件選擇、馴化，適于大量培養(yǎng)，用于生產(chǎn)制備生物制品的動物細胞。它經(jīng)歷了原代細胞、二倍體細胞、連續(xù)細胞系、融合細胞和重組細胞的歷史演化。4．2．3常用生產(chǎn)用動物細胞的特性（參見下表）

bu4．2．5生產(chǎn)用動物細胞代謝工程優(yōu)化改造

A、原因：與原核細胞、酵母細胞、昆蟲細胞相比，動物細胞表達的外源蛋白質(zhì)最接近天然構(gòu)想，是生物自身的生長代謝特性并非最佳，為提高培養(yǎng)細胞活性和單位細胞的產(chǎn)率，延長培養(yǎng)周期，必須采用代謝工程方法優(yōu)化改選宿主細胞，對細胞自身的遺傳特性進行功利性修飾。B、代謝工程（metabolicengineering）：是通過DNA重組技術(shù)和分子生物學手段改變酶系功能或物質(zhì)轉(zhuǎn)動功能，以改進細胞某些方面的代謝活性，進行精確目標的遺傳操作。

●敲除或引入動物細胞的乳酸脫氫酶和谷氨酰胺合成酶，減少代謝產(chǎn)物乳酸和氨的產(chǎn)生，以改變細胞能量代謝途徑；●引入粘附因子纖粘連蛋白、層粘連蛋白、膠原或玻璃粘連蛋白，促進細胞貼壁性；●構(gòu)建抗細胞凋亡工程細胞系，增強細胞對惡劣培養(yǎng)條件的抵抗力。（參見下圖）

●將細胞周期蛋白激酶（CDK）抑制蛋白基因p21和p27引入細胞，獲得細胞周期增殖控制的表型，通過調(diào)控細胞增殖周期達到調(diào)控細胞增殖目的；（參見下圖）

●導入外源性糖基轉(zhuǎn)移酶基因，改變細胞的糖鏈合成能力，改善重組蛋白糖基化修飾。

4．3

培養(yǎng)液與培養(yǎng)環(huán)境

4．3．1動物細胞培養(yǎng)條件

4．3．2動物細胞培養(yǎng)液和添加劑

4．3．3無血清無蛋白培養(yǎng)優(yōu)點：化學組分明確，批次間重復(fù)性好，易檢測，適合特定過程；缺點：比較貴，針對性強。4．3．4動物細胞培養(yǎng)用生物反應(yīng)器

【習題】1、名詞解釋，并簡要說明它們間關(guān)系：