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1、细胞工程,动物细胞工程制药 一 概述 二 动物细胞的形态和生理特性 三 生产动物细胞的要求和获得 四 动物细胞的培养条件和培养基 五 动物细胞培养的基本方法 六 动物细胞大量培养的方法和操作方式 七 动物细胞生物反应器 八 动物细胞产品的纯化方法和质量要求 九 动物细胞产品的制造实例 十 动物细胞制药的前景与展望,植物细胞工程制药 一 基本概念 二 植物细胞工程发展简史 三 植物细胞的形态及生理特性 四 植物细胞培养的基本技术 五 影响植物次级代谢产物积累的因素 六 植物细胞培养的生物反应器 七 进展与展望,第 三 章动物细胞制药,第一节 概 述,细胞学说的建立 组织培养和细胞培养 细胞工程学
2、,第二节 动物细胞的形态和生理特点,一、动物细胞的形态 适应功能,形态各异。 离体培养细胞分两类： 贴壁细胞 悬浮细胞,贴壁细胞 生长须有贴附的支持物表面，自身分泌或培养基中提供的贴附因子才能在该表面上生长。 两种形态： 成纤维细胞型 上皮细胞型,悬浮细胞 生长不依赖支持物表面，在培养液中呈悬浮状态生长。如淋巴细胞。 兼性贴壁细胞 生长不严格依赖支持物。如中国地鼠卵巢细胞，小鼠L929细胞。,二、动物细胞的化学组成和代谢,1.动物细胞的化学组成 2.动物细胞的代谢,三、动物细胞的生理特点, 细胞的分裂周期长 细胞分裂时间为1248h， 细胞的分裂 周期=间期+分裂期 间期（G1+S+G2） 分
3、裂期（M）,G1期：46h 合成DNA聚合酶 RNA合成 S期：68h DNA合成 G2期：25h DNA量加倍, RNA合成 M期：0.51h 染色体分裂,细胞代数为细胞分裂次数 传代数表示细胞培养分种传代次数 细胞代数=传代数分种数/2 X=(logN-logNo)log2 X 代数 N 培养最终细胞数 No 培养起始细胞数 倍增时间=培养经过时间代数,细胞生长需贴附于基质,并有接触抑制现象。 正常二倍体细胞的生长寿命是有限的。 原代培养 有限细胞系 无限细胞系,动物细胞对周围环境十分敏感. 各种理化因素：渗透压、pH、离子浓度、剪切 力、微量元素等。,动物细胞对培养基要求高 必需氨基酸、
4、维生素、无机盐、微量元素、葡萄糖、细胞生长因子、贴壁因子等。,动物细胞蛋白质的合成途径和修饰功能与细菌不同。 动物细胞蛋白质的合成部位： 游离核糖体：合成蛋白质用于细胞质基质内。 粗面内质网的核糖体：合成蛋白质是分泌的和膜中的整合蛋白多为糖蛋白。,动物细胞生产药物 缺点:培养条件高、成本贵、产量低。 优点:分泌胞外、纯化方便、翻译 后修饰糖基化，与天然产品一致。,第三节 生产用动物细胞的要求和获得,一、生产用动物细胞的要求 原代细胞 二倍体细胞系 转化细胞系,二、生产用动物细胞的获得,原代细胞 是直接取自动物组织器官,经过粉碎消化而获得的细胞悬液（109/g）。 需要大量动物，费钱费劳力。 鸡
5、胚细胞、原代兔肾细胞、鼠肾细胞、淋巴细胞。,二倍体细胞系 原代细胞经过传代筛选克隆，从多种细胞成分的组织中，挑选并纯化出某种具有一定特征的细胞株。,二倍体细胞有正常细胞的特点： 染色体组型是2n核型； 贴壁依赖接触抑制； 可传代培养50代； 无致瘤性。,二倍体细胞,转化细胞系 通过某个转化过程形成的，常由于染色体断裂变成异倍体，失去正常细胞特点，而获得无限增殖能力。转化过程可以是自发的，和人工的，从肿瘤组织中。,4.融合细胞系 (1)仙台病毒融合法 (2)聚乙二醇融合法 (3)电融合法 5.重组工程细胞系,三、基因工程细胞构建和筛选,在生产中采用更多的更有前景的是融合细胞及采用基因工程构建的各
6、种工程细胞。,被用构建工程细胞的动物细胞有： CHO-dhfr 、BHK-21、 Namalwa、Vero、 SP2/0、 Sf-9 等细胞。,真核细胞基因表达载体的构建 使用的载体有两类： 病毒载体 牛痘病毒、腺病毒、逆转录病毒、杆状病毒 质粒载体,病毒载体,牛痘病毒： 用构建多价疫苗 腺病毒、逆转录病毒： 用于基因治疗。 杆状病毒： 用于外源基因表达。,其作为载体的 优点： 双链DNA，易重组 插入78kb DNA不影响正常病毒粒子的形成。 多角体蛋白和病毒粒子的形成无直接关系，因此用外源基因更换多角体蛋白基因，仍能形成有感染力病毒粒子；,多角体蛋白基因有非常强的启动子，产生的蛋白质可占全
7、部蛋白质的20%30%； 用光学显微镜可看到多角体，可以此作为标记物，选阳性克隆。 如用家蚕杆状病毒，还可在蚕体表达外源基因。,质粒载体 在细菌和哺乳动物细胞体内都能扩增，都含有如下基本成分： 允许载体在细菌体内扩增的质粒序列。 含有使基因表达的调控元件。 能用以筛选出外源基因已整合的选择标记。 有时还带有选择性增加拷贝数的扩增系统。,基因载体的导入和高效表达工程细胞株的筛选,基因载体导动物细胞常用方法是： 磷酸钙沉淀法 电穿孔法,磷酸钙沉淀法： 溶解的DNA 加Na2HPO4和CaCl2 形成磷酸钙沉淀， DNA被包在磷酸钙沉淀中，形成DNA磷酸钙共沉淀物，当和细胞表面接触时，则通过细胞吞噬
8、作用而将DNA导入。,电穿孔法： 借助电穿孔仪的高压脉冲电场，使细胞膜出现瞬时可逆性小孔，外源DNA沿小孔进入细胞。转化率较高，拷贝数低。,四、常用生产用动物细胞的特性,W1-38：正常胚肺组织人二倍体细胞系。 核型为2n=46。成纤维细胞，能产生胶原，培养基用BME（Eagle Basal medium）,10%小牛血清，pH7.2, 同工酶为G6PD B型。 倍增时间为24h， 有限寿命50代。 安全，用于制备疫苗。,BHK-21: 从5只无性别的生长1天的地鼠幼鼠肾脏中分离的;成纤维样细胞,核型为2n=44;培养基为DMEM加7%胎牛血清。用于增殖病毒，包括多瘤病毒、口蹄疫病毒、狂犬病毒
9、等并制作疫苗，现已用于工程细胞构建。,用于增殖病毒，包括多瘤病毒、口蹄疫病毒、狂犬病毒等并制作疫苗，现已用于工程细胞构建。,CHO-K1：从中国地鼠卵巢中分 离的上皮样细胞。 核型： 2n=2022。 培养基：DEME培养基 0.1mmol/L次黄嘌呤，0.1mmol/L胸苷， 10%小牛血清， 加入脯氨酸。,MRC-5： 从正常男性肺组织中获得的人二倍体细胞系。 核型为2n=46。 属成纤维细胞。 培养基用加小牛血清。 同工酶G6PD B型。,有限寿命4246代。增殖速度较W1-38快，对不良环境敏感性较W1-38低。对人的病毒敏感。用于生产疫苗。,Namalwa： 从肯尼亚患有淋巴瘤病人获
10、取，建成的人的类淋巴母细胞。2.8%的高倍体率，1214条标记染色体。单条X，无Y。培养基为RPMI 1640，添加7%胎牛血清。用于生产干扰素。,Sf-9： 1983年从亲代IPLBSF21AE中克隆形成。亲代细胞从秋粘虫的蛹卵组织中分离获得。它对苜宿尺蠖核型多角体病毒和其它杆状病毒高度敏感。,通常用的培养基为Grace培养基，添加3.3g/L 水解乳蛋白和3.3g/L酵母浸液, 10%胎牛血清。用于高效表达外来蛋白制品。,Vero： 从正常成年非洲绿猴肾脏分离的。 为贴壁依赖的成纤维细胞，核型2n=60；,培养基为199培养基，加5%胎牛血清；用于增殖病毒，包括多瘤病毒、脊髓灰质炎、狂犬病
11、毒。,SP2/0-Ag14：通过融合的方法，从有羊抗红细胞活性的BALB/c 小鼠的脾细胞和骨髓瘤细胞系P3X63Ag8融合杂交瘤SP2/NL-Ag 亚克隆中分离获得，,能耐受8氮鸟嘌呤 20g/ml但在含HAT 选择培养基中不能存活。通常用培养基为DMEM，添加10%胎牛血清。用于生产单抗杂交瘤细胞和抗体。,五、细胞库的建立 生产用的工程细胞必须建立两个细胞库： 原始细胞库 生产用细胞库,原始细胞库 贮存时须有该细胞的详细挡案，包括： 该细胞系的历史 该细胞系的特性 对各种有害因子的检查结果,生产用细胞库 从原始细胞库来的，或从单一安瓶来，或从多个安瓶来即刻混合，经培养扩增再分装储存形成细胞库。,需建挡案，进行无菌性无细胞交叉污染的检查。需确定最高使用的传代数。,
