动物细胞大规模培养技术与疫苗生产工艺优化.ppt

动物细胞大规模培养技术/与疫苗生产工艺优化,兰州生物制品研究所徐斌,主要内容,大规模细胞培养历史与展望大规模细胞培养技术及应用对生物反应器的要求,大规模细胞培养历史与展望,现代细胞培养应该说是从Harrison和Carrel两人开始的，Harrison于1907年在体外无菌条件下使神经细胞存活多达30天,标志着细胞培养的开始。19世纪40年代，抗生素的应用和无菌技术的发明，使得细胞培养取得重大进展。1955年Eagle研制成功EMEM培养基、1962年Capstick悬浮培养BHK细胞以及永久性细胞系的建立成为动物细胞大规模培养的关键技术,利用动物细胞培养技术生产具有重要医用价值的疫苗已成为医药生物高科技产业的重要部分，BHK21细胞的悬浮培养是动物细胞工业化应用的突破性进展，其连同传代细胞系的建立，共同驱动了细胞大规模工业生产进程的发展。1967年，Van Wezel开发了微载体并进而实现了贴壁细胞在生物反应器中的大规模培养,细胞培养经历100多年的发展，应用范围逐渐扩大，培养方式不断更新，各种生物反应器的出现加强了人们对大规模细胞培养的研究，对细胞生长环境、细胞代谢、培养基和细胞培养过程等条件优化将是未来细胞培养的发展方向，推动细胞培养在疫苗生产领域的应用，更好的造福于人类,大规模细胞培养技术及应用,动物细胞大规模培养技术是建立在贴壁培养法和悬浮培养法基础上，再融合了固定化细胞、流式细胞术、填充床、生物反应器技术以及人工灌流等技术而发展起来的。主要包括悬浮培养、微载体培养、微囊化培养、中空纤维法等如今这一技术已广泛应用于现代生物制药的研究和生产中。它的应用大大减少了用于疾病预防、治疗和诊断的实验动物，为生产疫苗、细胞因子、生物产品乃至人造组织等产品提供了强有力的工具,所谓动物细胞大规模培养技术是指在人工条件下（设定ph、温度、溶氧等），在细胞生物反应器中高密度大量培养动物细胞用于生产生物制品的技术目前大规模培养的动物细胞有多种原代细胞及人二倍体细胞、CHO细胞、BHK-21、Vero细胞等传代细胞，并已成功生产了包括狂犬病疫苗、口蹄疫疫苗、甲型肝炎疫苗、乙型肝炎疫苗、单克隆抗体等,在过去几十年来，该技术经有了很大发展，从使用转瓶培养，发展为生物反应器进行大规模细胞培养细胞培养技术核心问题是难以产业化或者说是规模化生产：一是在工艺生产时不能大规模制备产品；二是非批量生产容易导致产品质量的不均一性；三是难以对同批生产进行生产和质量控制,大规模培养细胞的途径,动物细胞大规模培养包括悬浮培养和固定化培养两种培养技术的发展近年来主要表现在借助不同的生物反应器通过优化培养工艺，提高细胞密度来生产有应用价值的细胞产品,固定化培养,固定化细胞培养是将细胞限定或定位于特定空间位置的培养技术固定化细胞培养包括传统的转瓶培养和微载体培养等微载体培养是目前公认的最有发展前途的一种动物细胞大规模培养技术，其兼具悬浮培养和贴壁培养的优点，放大比较容易。目前微载体培养广泛用于培养各种类型细胞，如Vero细胞、CHO、BHK21等传代细胞。用微载体培养原代细胞，目前鲜有成功的报道,尝试用生物反应器进行原代细胞微载体培养探索性研究,细胞悬浮培养法,细胞在培养液中，呈悬浮状态进行繁殖，能连续培养和连续收获成本低，工艺参数放大和控制简单，适用于多种细胞培养用WAVE波浪式生物反应器进行MCDK细胞悬浮培养,对生物反应器的要求,生物反应器应有良好的生物相容性，接近细胞在动物体内的生长环境能精确地控制温度、酸碱度、溶解氧和C02浓度等条件。必须满足物质（特别是氧）传递的要求。有能力加入热量，加热均匀，无过热点或冷点有优良的防污染性能。能严格保证无菌环境,便于操作和维护。能够方便地实现培养液的连续添加、样品的采样和观察混合系统设计应能提供均匀、温和的混合状态，剪切力小，保证良好的传质效果反应器内空间利用率高，选用合适的载体系统和材料，易于放大,生物反应器的特点分析,由于动物细胞没有细胞壁、非常脆弱、对剪切敏感以及对体外培养环境有严格的要求，传统的微生物发酵反应器不适用于动物细胞的大量培养，因而对动物细胞培养用反应器的设计和过程控制提出了特殊的要求细胞培养用生物反应器的种类越来越多，规模也越来越大，反应器的主要结构形式仍以搅拌式、气升式和固定床为主,作为用户，首先要考虑产品的质量结构严密，能蒸汽或其他方式灭菌，实现长期的无菌性要求。大规模培养动物细胞是一项复杂而且经验性很强的工作，保证培养环境的无毒、无菌，防止污染是进行大规模培养的前提良好的流体混合功能，即良好的气液接触和液固混和性能和热量交换性能，使质量与热量传递有效地进行,由于动物细胞对反应器搅拌产生的剪切力敏感，因此搅拌转速在满足均匀混合的前提下，应越低越好有可靠的参数检测和控制系统，并且系统稳定性高,生物反应器的选择,供应商的售后技术支持 真正利用生物反应器实现过程优化是有难度的，从理论到实践的提高，并进一步在生物技术产品生产中发挥作用，需要有一个过程，但是市场竞争激烈，需要缩短产品实现的时间，因此生物反应器供应商应具有售后培训工作使生物制品厂家能够快速掌握反应器操作技术，使生物制品厂家把精力集中在生产工艺等产品实现的关键工作；此外生物反应器厂家要做好售后服务工作，以保证生物制品厂家能够最大程度的利用生物反应器进行产品生产,展望,可以推断，更多的代谢中间产物对细胞培养的细微影响和机理将逐渐得以充分认识。对这些因素加以调节可以简化筛选特定培养的方法，维持或增加产品质量的可控性和一致性随着对细胞生长和产物生成之间相关性研究的深入，对生物反应器更多培养状态参数的在线检测以及各种新细胞生物反应器系统的开发利用，新的培养、控制模式将会在现有基础上不断产生,谢谢！,