兽医生物制品学第四章 生物制品生产基本技术课件.ppt
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1、1,第四章 生物制品生产基本技术,第一节 菌种与毒种选育技术,2,一、生物制品毒种的标准生物学性状明显,历史清楚:形态、生理、生化典型、血清学、来源、代数等清楚。遗传学纯一稳定:稳定纯一的菌种,才能制造出高质量稳定的疫苗。免疫抗原、反应抗原好:高质量疫苗的基础。毒力在适当范围内:灭活疫苗应该是强毒,弱毒疫苗安全,中等毒力的如ND-I系,IBD中等毒力苗。测定毒力要用敏感动物进行。,3,4,5,二、强毒种的选育1、强毒种的用途:灭活疫苗、诊断试剂、抗血清、攻毒试验。2、强毒种来源:典型传染病分离培养;保藏中心提供。3、强毒种分离:,6,7,B、致病力(动物、鸡胚、细胞试验)。C、抗原性(免疫及反
2、应抗原试验)D、稳定性(传代不变异),8,(一)纯粹试验(分离培养、鉴定)。(二)致病力测定 菌(毒)种的致病力(或称毒力)常用易感实验动物、本动物(原宿主动物)、禽胚或细胞进行测定,用半数致死量(LD50)、半数感染量(ID50)、禽胚半数致死量(ELD50)、胚半数感染量(HD50)、组织细胞半数感染量(TCID50)等来表示。(三)抗原性测定 反应原性测定,一般采用血清学方法,以抗体滴度或效价表示。免疫原性测定,通常采用的方法是将菌(毒)株制成疫苗,免疫动物,经13 周后用致死剂量的强毒攻击,以保护率表示。抗致死量强毒越多,保护率越高者,免疫原性越好。抗原性的测定,也需设阳性和阴性对照,
3、否则无效。(四)稳定性测定 一般采用培养基或动物、禽胚、细胞对菌(毒)株进行传代培养,观察其生物学特性,测定其致病力和抗原性,以证明其遗传性状的稳定。,9,达到:毒力强,纯粹,抗原好,稳定的菌种,最后冻干保藏。这就是强毒菌种的标准。复壮:弱毒菌种在敏感动物或细胞上多次传代,达到毒力增强的目的(日本731部队用人试验,目的是增强细菌毒力,做细菌武器使用。)。,10,三、弱毒种的选育1、用途:弱毒疫苗,诊断试剂,免疫血清。2、来源:自然界筛选和人工诱变。3、弱毒筛选途径:,11,12,自然界弱毒筛选:同源弱毒新城疫I系 异源弱毒火鸡疱疹病毒疫苗,它们都是在自然界寻找发现的。人工诱变筛选:,13,人
4、工致弱强毒株(1)物理途径:高温、干燥、射线等1881年,巴斯德将炭疽强毒菌在42.5高温下长期传代培养,育成了炭疽弱毒菌株。巴斯德又将含有狂犬病病毒的脑脊髓置干燥条件中处理,获得了狂犬病病毒弱毒株。日本乙型脑炎病毒强毒株经紫外线照射后能引起基因突变,从而出现遗传性状分离,再进行蚀斑挑选,育成弱毒株用于制造弱毒疫苗。,14,(2)化学途径:化学诱变剂如通过亚硝基胍处理支原体己育成了鸡支原体疫苗株和肺炎支原体突变株;将猪副伤寒沙门氏菌强毒株在含有150011000 醋酸铊的肉汤培养基中培养传50 代后,育成了弱毒株。,15,(3)生物学途径 适应钝感动物(非自然宿主):我国的猪瘟兔化弱毒株,是将
5、猪瘟病毒强毒株通过兔体传400 余代后育成的。适应钝感禽胚:鸭瘟鸡胚化弱毒株,是将鸭瘟病毒强毒株经鸭胚传9 代和鸡胚传23 代后育成的。羊痘弱毒株-强毒株,鸡胚传代;鸡痘弱毒株强毒株,鹌鹑传代;适应细胞:多采用同源或异源动物组织的原代细胞。我国的马传染性贫血病驴白细胞弱毒株,是将马传染性贫血病驴白细胞强毒株通过驴白细胞传代育成的。猪丹毒弱毒株(GC42)-强毒株-豚鼠370代,鸡2代.,16,杂交减毒:流行性感冒弱毒株的育成是将温度敏感株(毒力弱,抗原性弱)与流行株(毒力强,抗原性强)进行混合培养传代,两者毒力基因发生交换产生毒力低、抗原性强的毒株。(4)基因工程途径伪狂犬病病毒,去除决定其致
6、病力的TK 基因获得伪狂犬病病毒TK 突变株,用该突变株制成的疫苗是第一个商品化的基因缺失疫苗,预防伪狂犬病效果十分理想。,17,4、初选的依据:生物性状改变猪丹毒杆菌变长丝状,菌落光滑变粗糙。病毒蚀斑变异。温度敏感变异。药物敏感变异营养变异宿主变异,18,第三节 细菌培养技术,细菌培养技术是生物制品制造的基础,一些内容在微生物学已经学习过,这里主要讲一些重要的细菌培养技术。,19,一、细菌生长规律与条件,大家一定要熟悉细菌的生长曲线,因为不同的生物制品,要用不同时期的细菌,如细菌疫苗,要对数期或稳定期细菌;芽孢疫苗,要衰老期细菌;外毒素要老龄细菌。,20,其次,要根据不同细菌用不同的培养基进
7、行培养,用不同的培养方法(需要氧气,微需氧,厌氧。另培养温度,pH,渗透压等。)。,21,二、细菌培养的基本技术,步骤:先分离出单个菌落斜面培养基生化或血清鉴定菌种保存生产生物制品先接种到斜面菌种小三角瓶肉汤大三角瓶肉汤。,22,(一)细菌分离培养(目的是稀释病料,得到单个典型菌落)。1、需氧菌分离培养:分段划线、倾注培养。2、微需氧培养:鸭疫巴氏杆菌,牛布氏杆菌病,猪传染性胸膜肺炎菌等,用蜡烛缸方法。3、厌氧菌培养:用疱肉基,物理除氧气(加氮气,氢气),化学除氧:焦性没食子酸加烧碱。,23,24,25,厌氧罐,26,27,28,厌氧培养箱,29,(二)细菌的规模培养生物制品是产品,一般要大规
8、模培养,才能满足基层需要。1、菌种接种量:1-3%,过少生长慢,过度带入有害产物多,影响生长。2、培养时间:菌苗,对数期和稳定期的细菌好;芽孢疫苗:衰老期细菌;外毒素:需要1周时间培养。在培养过程中,如果有少量污染,可以提前灭活终止培养。,30,液体静止培养:一般细菌疫苗多用,用大三角瓶(5000ml)或发酵罐,装入培养基1/2-2/3量,需氧培养,要5小时摇动一次,增加氧气浓度。培养厌氧细菌,可以装满培养基,上面加少量石蜡油,隔绝空气,下加肝块或肉渣(疱肉基),它们氧化,吸收氧气,达到除氧气目的。液体培养含菌量低,多需要浓缩。,31,3、培养方法:根据不同制品的性质和要求,选育不同方法。固体
9、表面培养:多用于诊断剂,也有菌苗生产。可随意调节细菌浓度,但操作麻烦,劳动量大。培养方法有克氏瓶,大平皿,到入菌液,L玻棒刮抹接种,培养后加生理盐水,再用L棒刮洗下细菌混悬液。,32,33,34,液体深层通气培养(发酵罐):可自动调节温度、氧气、pH、营养、搅拌,注意消泡沫和污染。透析培养:半渗透膜作用,营养可以不断补充,可以提高细菌和毒素含量。连续培养:营养不断加入,培养好的细菌不断流出。,35,KRH-PB-6L 玻璃发酵罐,36,(三)细菌计数技术,细菌疫苗必须有一定含菌量,才有好的免疫效果。所以,应该对生产的疫苗计算含菌量。1、直接显微镜检查计数定量定面积染色计数:10ul菌液,涂抹1
10、cm2面积的载玻片上,干燥固定染色,油镜下观察,油镜直径是0、16mm,视野面积是0、02mm2,1cm2面积有50万个油镜视野,多观察几个视野,算出一个视野细菌平均数X50万X100,即每ml含细菌量。,37,比例法计数(也叫对照法)如用已知人红细胞为500万/mm3(可以把红细胞0、4%甲醛固定,长期使用),取一环红细胞放在载玻片上,另取一环菌液与红细胞混匀涂片,干燥固定染色,显微镜下检查,如果平均每个视野是一个红细胞,10个细菌,那么,被检查细胞为5000万/mm3,1ml是500000万个细菌。,38,估计计数法接种环直径在0.5cm,取一环细菌液,涂抹在载玻片上,大约0.51 cm2
11、,干燥固定染色,显微镜检查,如果每个视野平均是19个细菌,菌液含量是105-6个/ml,1099为107-8个/ml,100以上为109-10个/ml,密不可计为1010个以上/ml。,39,红细胞计数室法:(细菌量)Y/80X400X稀释倍数X10=细菌数/mm3,变ml乘1000。(Y是5个中方格细菌总数,乘10是计数室的高度为0、1mm,计数室1mm2,有400个小格,有25个中格,每个中格是16个小格)。该方法多用于计数大的细菌或酵母菌、细胞。,40,41,42,2、比浊比色法,比浊管法 含菌量与浑浊度正比,用已知菌含量的试管与标准比浊管相比,找出规律,如1亿细菌=1号比浊管颜色,10
12、亿等10号,以后,用未知细菌液与标准管比色,得出大致细菌含量。,43,美蓝还原褪色法:含细菌多,使美蓝褪色快。10ml牛奶,加1ml美蓝液(1/3000),37度水浴,褪色少于20分钟,细菌多于2000万/ml,20-2小时,为4002000万;2-5、5小时为50400万;5、5小时以上,为少于50万/ml,为一级牛奶;如果用于细菌苗,应先用已知细菌找出规律。,44,3、活菌计数:,原理,一个菌落是一个细菌的后代,数菌落就知道含菌量,也叫菌落形成单位CFU:colony format unite。倾注法(GB方法):菌液10倍递减稀释,选2-3个稀释度,各取1ml于平皿,加45-50营养琼脂
13、15-20ml,摇匀37度培养,计算菌落,乘稀释倍数,即每ml细菌数。,45,平板表面涂布法:先做好营养琼脂平板,将不同稀释度菌液0、1ml加上,玻璃棒刮匀,37度24h培养,计算菌落乘稀释度乘10=菌数/ml微量滴板法:将不同稀释度菌液,各取0、02ml滴在营养琼脂板上,一板可以滴多点,自然扩散,37度培养,计算每点菌落乘50乘稀释度=菌数/ml。,46,三、培养基,微生物学已经学过,自己温习,重点熟悉:不同微生物用不同的培养基来培养注意各种营养物质浓度配比调节合适的pH范围,47,第三节 病毒的增殖技术,一、病毒的复制与培养病毒为专性细胞寄生物,必须在活细胞内生存,其复制过程是:吸附,进入
14、,脱壳,生物合成,装配和释放。微生物已经讲,自己复习。二、病毒的动物接种增殖(一)、病毒材料的处理 1、病毒的释放:剪碎研磨,1:5-10稀释,冰冻融及超声波处理。2、除杂菌:细菌过滤器过滤,高速离心取上清液;其次是抗生素处理,加5001000u/ml青霉素和链霉素,4度过夜杀菌。,48,(二)动物选择健康动物、SPF动物;未接种相应病毒疫苗动物适宜年龄和体重易感动物。(三)接种方法:皮下,肌肉,静脉,腹腔,脑,胸腔等,49,三、鸡胚的接种,(一)鸡胚的选择1、健康的SPF鸡胚2、白壳,薄壳消毒蛋3、没免疫相应病毒疫苗4、5-7天照蛋,去无精、死胚鸡蛋5、画出气室,接种24h照蛋,定时收病毒。
15、,50,(二)鸡胚的接种和收获避开血管和心脏,确定接踵部位,先碘酒消毒,再酒精消毒,用三棱针或12号针头钻孔,然后可以接种。预先准备好病料,注射器,融化的石蜡。1、卵黄囊接种:用5-8天鸡胚,在气室中心,胚胎对侧刺入3cm(先用三棱针钻孔)。用于病毒,立克次氏体,衣原体接种。2、尿囊腔接种,用9-11日鸡胚,在气室边缘下2cm,避开血管,40进针0.5-1.5cm。适应鸡新城疫,鸭肝炎,鸡传染支气管炎病毒接种。,51,52,53,方法:(a)将蛋胚在检卵灯上照视,标出气室与胚胎位置,并在绒毛尿囊膜血管较少的地方作记号。(b)将蛋胚钝端向上竖放在蛋座木架上。用碘酒消毒气室蛋壳,并用钢针在记号处钻
16、一小孔。(c)用带18mm长针头的1ml注射器吸取鸡新城疫病毒液,针头刺入孔内,经绒毛尿囊膜入尿囊腔,注入0.1ml病毒液。(d)用石蜡封孔后于37孵卵器孵育72小时。,54,收获尿囊液:(a)将蛋胚放在冰箱内冷冻半日或一夜,使血管收缩,以便得到无胎血的纯尿囊液。(b)用碘酒消毒气室处的卵壳,并用灭菌剪刀除去气室的卵壳。切开壳膜及其下面的绒毛尿囊膜,翻开到卵壳边上。(c)将鸡卵倾向一侧,用灭菌吸管吸出尿囊液。一个蛋胚约可收获6ml左右尿囊液。若操作时损伤了血管,则病毒会吸附在红细胞上,尿囊液成为无用。收获的尿囊液经无菌试验后可在4以下的温度中保存。观察鸡胚,看有无典型的症状。,55,3、羊膜腔
17、接种:用10-12日鸡胚,在胚胎对侧进针,有抵抗时注入病毒。4、绒毛尿囊膜接种:选1113日鸡胚,先造人工气室,然后在人工气室内注射,适合痘病毒,疱疹病毒等。另外,还有脑,胚体,静脉接种,难度大,科研使用。不同病毒用不同接种途径,培养时间不同,收获组织也不同。,56,57,58,(三)影响禽胚增殖病毒的因素,1、种蛋质量:要用SPF蛋,母源抗体存在,抗生素(对立克次氏体和衣原体)。2、孵化环境:温度是37.8-38,湿度53-57%,通风,定时翻蛋。3、接种技术:无菌操作和消毒,收获根据不同病毒,收获病毒时间不同,不要臭蛋和浑浊蛋。收获后测效价,加双抗-20保存。,59,四、细胞增殖病毒技术,
18、1、细胞培养概念:利用机械、酶、化学方法使组织或单层细胞分散成单个或2-4个细胞的悬液,进行培养。原代细胞:新鲜组织制备的单细胞进行培养,一般仅可以传代3代。二倍体细胞:自继代细胞选出的也特殊生物学标志的细胞,染色体是二倍体,可传代50-100代,主要做疫苗生产。细胞株传代细胞:非二倍体,多为癌细胞,可无限生长,如Hela细胞,多用做病毒研究,不能做疫苗生产。细胞系,60,2、细胞培养的方法静止培养:细胞悬液接入培养瓶中,密封置温箱培养,细胞沿瓶子壁长成单层,为最简单培养病毒方法。转瓶培养:细胞悬液在转瓶旋转培养,10-20转/h,细胞贴壁生长,需要营养液少。悬浮培养:通过震荡,转动使细胞悬浮
19、于液体中培养。微载体培养:以固体小颗粒为载体,便于细胞附着,载体扩大了表面积。中空纤维培养:细胞在中空纤维内生长。微囊化培养:细胞在微囊中生长。,61,3、细胞的制备1)细胞间有胶原蛋白,要破坏它们才变成分散单细胞。机械分散:将组织剪碎成1mm3小块,再挤压通过铜丝网孔,可得到单细胞。酶消化法:常用胰酶破坏细胞间质,活力1:250,浓度是0.25%,pH7.4-7.6。鳌合剂分散法:EDTA可除去维护细胞间结合的Ga+和Mg+,常用于单层细胞的分散。,62,2)细胞的冻存与复苏慢冻快融法。取对数生长期细胞消化后离心,将细胞沉淀用冻存液(10DMSO,20犊牛血清,70MEM)悬浮至细胞密度为2
20、00 万500 万/ml。分装于细胞冻存管后4放置lh,然后-20放置2h,再放入-70:冰箱46 h 后放入液氮中保存。细胞复苏时,通常将从液氮中取出的细胞管置于3740水浴4060s 使细胞融化,离心后除去冻存液,然后将细胞悬浮于培养液中进行培养。必要时待细胞完全贴壁后换液1次,以防止残留的DMSO 对细胞有害。细胞在液氮中可贮存35 年,但为妥善起见,每冻存1年应复苏1 次。,63,4、细胞培养的要素营养物资:培养液(含氨基酸,犊牛血清,维生素,盐,糖等成分)。现多用成品细胞培养基,engle液,RPMI-1640和DMEM等。接种量:与单细胞生长成正比,量过大,因细胞碎片产生毒性作用,
21、过小,不易长成单层。不同细胞 有不同接种量,如鼠肾细胞50万/ml,鸡成纤维细胞2040万ml,猪肾细胞80万/ml,血球计数室计数。,64,血清:使用前须经56灭活30min,国内多用犊牛血清。生长液一般血清含量为520,大部分细胞生长液中加入10血清已能满足细胞生长要求。维持液中血清量为05,尽可能不加入血清以维持细胞活力并避免血清对病毒增殖的抑制作用。pH、温度、气体环境:pH7.2-7.4,不低于6.8,不高于7.6;培养液中的缓冲体系主要是碳酸氢盐、磷酸氢盐和氢离子缓冲剂HEPES。温度一般是37,过高容易死亡,过低生长慢,20-25,细胞缓慢长。气体环境,一是橡皮塞密封培养;二是C
22、O2培养箱培养。,65,5、污染问题:细菌、真菌、支原体污染,加一定量抗生素可杀菌,如加青链霉素100u,有霉菌污染加制霉菌素。病毒污染:有组织代毒和培养带毒,前者用SPF动物组织可以解决,后者注意灭菌和消毒。胶原虫:(存在犊牛血清),血清37培养1个月以上,高速离心,检查沉淀物。,66,6、病毒增殖技术选敏感动物细胞。注意营养,温度和pH。接种量和方法:1-10%接种,V/V;分同步和异步接种。病毒接种方法有两种:异步接毒和同步接毒。异步接毒是细胞长成单层后倒去生长液,按维持液的110接种病毒,37吸附1h 后加入维持液。多数病毒采用这种接毒方式。同步接毒是在种植细胞同时或在种植细胞4 h
23、内接种病毒,主要用于病毒复制发生在细胞有丝分裂盛期的病毒,如细小病毒等。支原体污染,加抗生素。,67,细胞病变:细胞病变效应(CPE)是判定病毒增殖情况的重要指标。多数病毒在敏感细胞上增殖可引起CPE在显微镜下主要表现为:细胞圆缩,如痘病毒、呼肠孤病毒、披盖病毒等;细胞聚集,如腺病毒;细胞融合形成合胞体,如副黏病毒、疱疹病毒;轻微病变,如正黏病毒、冠状病毒、弹状病毒、反转录病毒等。但有些病毒杠细胞上增殖不产生CPE,如猪瘟病毒。除CPE 外,包涵体和血凝性也可作为判定指标。病毒在敏感细胞内增殖一般在CPE 达80左右时收获,感染细胞经反复冻融使病毒充分释放,然后3000r/min 离心1520
24、 min 去除细胞碎片,上清病毒液-20、冻存。对于细胞结合型病毒,如马立克氏病病毒,收获的感染细胞直接于液氮中保存。,68,收获:CPE到80%收获,反复冻融,离心取上清夜,测效价,加双抗,-20保存。,69,疫苗生产工艺流程,菌(毒)种 培养物(培养基、动 物、禽胚或细胞等)收获抗原(培养液、含毒组织、胚液或细胞液等)配苗 分装 冻干成活疫苗或灭活后制成灭 活疫苗。,第四节 疫苗制造流程,70,一、细菌灭活疫苗制造1、种子:毒力强,免疫原性好,13个菌株,菌种逐级扩大培养。2、培养:选适当培养基和方法,如固体或液体培养,要计数活菌和观察纯度。3、灭活和无菌检查:加适量甲醛37度灭活24h,
25、接种斜面培养基无菌检查,4、浓缩提高含菌量:离心或沉淀方法。5、配佐剂分装:加20%铝胶,或油2:1水油乳化,无菌分装,加塞,封蜡,标签和装箱。6、动物安全试验,接种小白鼠0、2ml观察3天,健活。,71,二、细菌弱毒疫苗制造 1、菌种:中监所提供冻干种。2、培养:1-3%量接种,检查纯度和计数。3、浓缩:离心或吸附沉淀法(用0、2-0、25%羧甲基纤维素浓缩。4、配苗和冻干:加入合适浓度保护剂,分装,冻干,加塞,封口,标签和装箱。5、动物安全试验。,72,细菌疫苗的制造流程,蛋白胨、肉浸液等原料,73,三、病毒性动物组织苗制造 病毒在易感动物体内增殖,用含毒量高的组织制造疫苗,叫灭活组织苗,
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