目前,無血清培養基的研究有兩個方向:一是培養基中不含有任何動物來源的添加組分;二是培養基中不含有不明確的添加組分。依此可以將當前應用較多的無血清培養基歸納為以下四種:
(1)無血清培養基,為一般意義上無血清培養基,用各類可替代血清功能的生物材料配製細胞培養基,如牛血清白蛋白(BSA) 、轉鐵蛋白、胰島素等生物大分子物質,以及從血清中提取的去除蛋白質的混合脂類以及水解蛋白等。其特點是培養基中的蛋白含量較高,添加物質的化學成分不明確,其中含有大量的動物來源蛋白。
(2)無wu動dong物wu來lai源yuan培pei養yang基ji,許xu多duo商shang業ye公gong司si開kai發fa的de無wu動dong物wu來lai源yuan培pei養yang基ji是shi基ji於yu生sheng產chan重zhong組zu藥yao物wu的de安an全quan考kao慮lv,培pei養yang基ji中zhong的de添tian加jia組zu分fen無wu動dong物wu來lai源yuan,需xu要yao的de蛋dan白bai來lai源yuan於yu重zhong組zu蛋dan白bai或huo者zhe蛋dan白bai水shui解jie物wu,這zhe些xie組zu分fen可ke以yi保bao障zhang細xi胞bao生sheng長chang及ji增zeng殖zhi的de需xu要yao。
(3)wudongwudanbaipeiyangji,peiyangjiwanquanbuyongdongwulaiyuandedanbai,danrengyoubufentianjiawushilaiyuanyuzhiwudanbaideshuijiepianduanhuohechengduotaipianduandengqitayanshengwu。cileipeiyangjizufenxiangduiwending,danbixutianjialeiguchunjisuhezhileiqianti,bingqieduipeiyangdexibaoshigaoduteyixingde。
(4)化學組分限定培養基,此類培養基是目前最安全、最為理想的培養基,首先可以保證培養基批次間的一致性,其中所添加的少量動物來源的蛋白水解物、蛋白都是成分明確的組份。其特點是培養基的性質明確,有利於進行細胞培養的代謝研究,同時分離純化也比較方便。
無血清培養基種類:
一、CHO:
CHO細胞是中國倉鼠卵巢細胞(Chinese Hamster Ovary,CHO),1957年美國科羅拉多大學Dr. Theodore T. Puck從一成年雌性倉鼠卵巢分離獲得,為上皮貼壁型細胞,是目前生物工程上廣泛使用的細胞係。工業生產上應用較多的是CHO-K1細胞,為轉化細胞係,細胞染色體分布頻率是2n=22,係亞二倍體細胞。ATCC保存CHO-K1細胞株,編號為CCL-61,被廣泛地用於重組DNA蛋白的表達。由於該細胞存在遺傳缺陷,無脯氨酸合成基因,不能將穀氨酸轉變為穀氨酸-γ-半醛,培養過程中需在培養基中添加L-脯氨酸才能生長。並且由於該細胞已經霍亂毒素適應,形態學有所改變。最初細胞為貼壁型細胞,經多次傳代篩選後,也可懸浮生長。
目前已有多種外源基因如人組織性纖溶酶原激活劑(tPA)、人促紅細胞生成素(EPO)、乙肝表麵抗原(HBsAg)、幹擾素γ(IFNγ)、幹擾素β(IFNβ)、白細胞介素2(IL2)、凝血因子Ⅷ等在CHO細胞中得到表達。在美國已注冊的大約73 種蛋白藥物生產中,應用哺乳動物細胞培養的有35 種,CHO 細胞培養的就占27 種,其中包括10種單克隆抗體。
二、BHK:
BHK21細胞是幼年敘利亞地鼠腎細胞(Baby Hamster Syrian Kidney )。1961 年3 月,I.A.Macpherson 和 M.G.P. Stoker 從一日齡敘利亞地鼠腎分離建株,經過84 天連續培養,獲得單細胞克隆細胞,即clone 13 或C13。BHK21 xibaoguangfanyongyuzengzhigezhongbingdu,yichengweizhibeikoutiyiyimiaosuoxubingdukangyuandelixiangxibaopeiyangxi,yingyongyukoutiyiyimiaoshengchan,zhiwaihaikeyongyushengchankuangquanyimiaodengqitashouyongyimiao。BHK21 細胞染色體分布頻率是n=44,為異雙倍體細胞係,4倍體發生率為4%,大多數細胞核型分析為44,XY,-6,-15,6q+,15q+。原始的BHK21 細胞株為成纖維細胞,屬於貼壁依賴性細胞,後經無數次傳代後細胞可懸浮生長。美國ATCC保存BHK21細胞株,編號為CCL-10,為C13 克隆株。對於BHK21細胞, ATCC 推薦使用的培養方式為:使用含10%胎牛血清的MEM 培養基進行細胞培養,細胞培養溫度為37.0°C,細胞培養後使用0.25%胰酶和0.03%EDTA消化細胞,細胞分種比例為1:2-1:10,每周1-2 次細胞傳代。主要用於口蹄疫疫苗生產。
三、Vero:
Vero細胞是成年非洲綠猴腎細胞(Adult African Green Monkey Kidney )。上皮細胞,貼壁依賴性生長。該細胞是日本千葉大學的Y. Yasumura和Y. Kawakita於1962年3月27日從一隻正常的成年非洲綠猴腎組織培養出來的。其可增值多種病毒,如脊髓灰質炎、狂犬病毒、yinaobingdudeng,shengchanyimiao,beipizhunyongyurenti。yekezuoweizhuanrandexiuzhuxibao,yongyubiaodawaiyuanjiyindedanbaizhiyaowuhebingdudejiance。zaifeidianqijianyouweiyanjiuguanzhuangbingduzuochugongxian,zaiyiyaoyanjiuzhongguangfanyingyong。meiguoATCC保存Vero細胞株,編號為CCL-81。對於Vero細胞, ATCC推薦使用的培養方式為:使用含10%胎牛血清的MEM培養基進行細胞培養,細胞培養溫度為37.0°C,細胞培養後使用用 0.25% (w/v) 的胰酶和0.53 mM EDTA消化細胞,推薦的細胞分種比例為1:4,傳代期間,每周更換培養液2~3次。
Vero細胞可使用方瓶或轉瓶進行細胞培養,對於生物製藥企業,多使用15L轉瓶進行細胞培養。轉瓶生產製備Vero細胞的主要問題在於如何避免汙染,以及細胞良好生長與傳代。與原代細胞以及二倍體細胞比較,Vero細胞更容易控製與培養,由於Vero細胞生長速度較快,可進行大比例分種培養。營養Vero細胞轉瓶培養效果的因素較多,比如細胞消化液的選擇、細(xi)胞(bao)培(pei)養(yang)操(cao)作(zuo)程(cheng)序(xu)的(de)使(shi)用(yong),但(dan)作(zuo)為(wei)重(zhong)要(yao)的(de)生(sheng)物(wu)製(zhi)藥(yao)原(yuan)材(cai)料(liao),細(xi)胞(bao)培(pei)養(yang)基(ji)對(dui)細(xi)胞(bao)培(pei)養(yang)效(xiao)果(guo)的(de)重(zhong)要(yao)性(xing)得(de)尤(you)為(wei)突(tu)出(chu)。細(xi)胞(bao)培(pei)養(yang)基(ji)不(bu)僅(jin)為(wei)細(xi)胞(bao)的(de)生(sheng)長(chang)提(ti)供(gong)必(bi)要(yao)的(de)各(ge)種(zhong)營(ying)養(yang)成(cheng)分(fen),還(hai)為(wei)細(xi)胞(bao)培(pei)養(yang)提(ti)供(gong)適(shi)宜(yi)的(de)環(huan)境(jing),而(er)且(qie),在(zai)利(li)用(yong)細(xi)胞(bao)進(jin)行(xing)生(sheng)物(wu)製(zhi)藥(yao)時(shi),培(pei)養(yang)基(ji)的(de)成(cheng)分(fen)可(ke)直(zhi)接(jie)影(ying)響(xiang)製(zhi)藥(yao)產(chan)品(pin)的(de)質(zhi)量(liang)。Vero細胞可使用多種細胞培養基進行培養,使用的血清含量通常為10%。Vero 細胞經較低濃度的血清適應傳代後,可適應低血清濃度而良好的生長,細胞的生長狀態和生長速度沒有明顯影響。
四、MDCK
MDCK細胞係(MDCK Cell Lines)由Madin和Darby於1958年從美國Cocker Spaniel母曲架犬的腎髒組織分離培育建立,通常是以貼壁方式生長的上皮樣細胞。犬腎上皮連續細胞係MDCK (Madin-Daby canine kidney cells) 廣泛用於多種病毒的擴增和純化,如:呼腸孤病毒(Reovius)、腺病毒(Adenovirus)、犬細小病毒(Canine parvovirus,CPV)、貓粒細胞缺乏症病毒(Feline panleukopenia virus,FPLV)及禽流感病毒(Avian influenza virus,AIV)等。由於其病毒感染效率高、增殖快,且不易變異,MDCK細胞係(MDCK Cell Lines)被公認為最適於甲、乙型流感病毒疫苗生產的3種細胞係之一。傳統的MDCK細胞培養大多采用有血清貼壁培養方式。血清是由血漿去除纖維蛋白而形成的一種複雜混合物,其含有細胞生長所需的生長因子、激素、載體蛋白、貼壁因子、微量元素 以及其他營養物質,可以有效地促進細胞生長和產物表達。然而,血清的應用也存在許多問題:易受病毒、支原體或其他病原體的汙染;批間差異造成產品批 次間的質量難以嚴格控製;大量血清蛋白的存在增加了下遊分離純化的難度,部分蛋白難以通過分離純化手段徹底去除,影響了產品的最終質量;此外,血清 來源困難、價格昂貴,大規模動物細胞培養過程中使用血清將會大大增加生產成本。
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