4．2 生产用动物细胞系
4．2．1 生产用动物细胞发展： 生产用动物细胞——是指按生产条件
选择、驯化，适于大量培养，用于生产制备生 物制品的动物细胞。它经历了原代细胞、二倍 体细胞、连续细胞系、融合细胞和重组细胞的 历史演化。
《细胞工程》第4章：动物细胞培 养工程
4．2．2 生产用动物细胞的来源
中国，实验室规模
美国，产业 化规模生产 蛋白质公司
流加工艺：产量高易放大、操作简单， 如Genentech、IDEC、 MedImmune、 Merk公司，
连续灌注工艺：适合不稳定产品、 培养利用低、操作复杂、 产品回收大，如：Genzyme、 Genetic Institute、 Bayer公司
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4．1．2 发展历程：
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4．1．3 动物细胞培养的特点与方法：
A、动物细胞培养的主要特点 动物细胞对营养要求高 ——血清来源受限，质量不稳，研发无
血清培养液； 动物细胞对培养环境适应性差 —— 生长慢，时间长，生长用动物细胞
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4．1 概述
4．1．1 定义：
动物细胞培养工程：是指以工业化为目的，应用动 物细胞培养的基本原理，研究生物活细胞为主体的生 物反应过程，解决动物细胞培养过程中带有共性和特 性的工程技术问题的一门应用性科学技术。它依托三 部分技术，细胞培养技术（基础）、生化工程技术 （过渡）和生物反应器设计（生产技术）。它是大规 模生产基因工程药物，单抗和疫苗等生物工程产品的 关键技术。
细 胞 工 Cell Engineering 程
Chapter 4、动物细胞培养工程
4．1 概述 4．2 生产用动物细胞系 4．3 培养液和培养环境 4．4 动物细胞培养工艺 4．5 动物细胞培养过程的放大与优化 4．6 动物细胞代谢工程 4．7 动物细胞工程产品制备及质控 4．8 动物细胞工程表达产品的应用
D、动物细胞培养工程技术是当今生物制药领域最重要 的关键技术之一；（10000L规模、g/L级）
E、大规模动物细胞培养生产中还存在问题需要解决： 去除培养环境中外源因子的污染 在线检测与工艺控制，如O2限定与溶解CO2尝试累 积的控制新细胞生物反应器系统的开发利用
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胞株，实现无血清无蛋白培养；（血清 是基本添加物，但含未确定成分，如有 毒的多胺氧化酶，成本高，来源少，易 污染）
A、70%生物技术产品使用动物细胞生产；
B、生产技术、工艺条件改变明显：
培养方式：从固着贴壁式变为悬浮式、从间歇式变 为悬浮连续式；
培养介质：用动物血清变为无血清无蛋白培养液； 生物反应器控制：从黑箱式到计算机到人工智能。
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C、中国与美国动物细胞工程技术比较（见表）
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bu
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4．2．5 生产用动物细胞代谢工程优化改造
A、原因：与原核细胞、酵母细胞、昆虫细 胞相比，动物细胞表达的外源蛋白质最接近 天然构想，是生物自身的生长代谢特性并非 最佳，为提高培养细胞活性和单位细胞的产 率，延长培养周期，必须采用代谢工程方法 优化改选宿主细胞，对细胞自身的遗传特性 进行功利性修饰。
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B、动物细胞培养工程的方法
悬浮培养：螺旋桨或平桨搅拌通用发酵罐
——适应淋巴细胞、骨髓瘤细胞等
方
法
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ单层培养
——滚瓶法：间歇接触培养液和空气
固定化培养
微珠
微载体培养
比表面积大
中空纤维
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4．1．4 动物细胞培养工程技术现状与展望
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4．2．3 常用生产用动物细胞的特性（参见下表）
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4．2．4 生产用动物细胞库 生产用动物细胞库:是指为保证生产用动
物细胞有稳定和高水平的质量和生物安全性， 能够长期、稳定地生产出符合要求的高质量 生物制品的储蓄系统。目前，已经制定有三 级细胞库系统相应保存管理措施（档案和技术 标准）。
附、植物细胞特性与细胞培养 与微生物比较，植物细胞大； 悬浮培养时，植物细胞易结团，2mm，浓度高、粘度大， 分泌粘多糖（硅油降低粘度），产生泡沫，需消泡； 细胞有壁，易受剪切力高的装置损伤； 与微生物细胞相比，生长慢，周期长，分批2-3周，半连 续与连续2-3周； 与微生物细胞比较，需光、好气，CO2/O2比要控制； 单细胞3-5天分裂，1周小细胞团成愈伤组织，可转移至分 化培养基上； 植物悬浮细胞生长与增殖可分为： 延迟、对数生长、直线生长、减缓、静止、衰亡期；
批式培养 （batch）
流加培养 （fed batch）
灌注培养 （perfusion）
中国
2-100L 中试规模 5-500L 中试规模
5-30L 中试规模
美国
产业化手段； 12000L工业反应器
产业化手段； 12000L工业反应器
产业化手段； 12000L工业反应器
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需驯化；
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动物细胞培养对环境条件要求严格 ——pH，混合气体（O2、CO2、N2）；
动物细胞培养过程易产生污染 —— 要求苛刻；
各种细胞长期培养易变异 ——需监测其形态、生长、表达过程；
绝大多数的哺乳类动物细胞具贴壁依赖性生 长特征——需载体。
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B、代谢工程（metabolic engineering）： 是通过DNA重组技术和分子生物学手
段改变酶系功能或物质转动功能，以改 进细胞某些方面的代谢活性，进行精确 目标的遗传操作。
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C、具体优化改选措施： ● 构建在无血清、无蛋白条件下增殖的细