《细胞工程》第4章1动物细胞培养工程4课件.ppt

细胞工程CellEngineering搀置禄八迢关惕陆敦秤者姆氛走滑缅跋吴菇猎抹根钒查胃登伎糖句鄂痪顿细胞工程第4章1动物细胞培养工程4细胞工程第4章1动物细胞培养工程4第1页，共36页Chapter4、动物细胞培养工程、动物细胞培养工程41概述概述42生产用动物细胞系生产用动物细胞系43培养液和培养环境培养液和培养环境44动物细胞培养工艺动物细胞培养工艺45动物细胞培养过程的放大与优化动物细胞培养过程的放大与优化46动物细胞代谢工程动物细胞代谢工程47动物细胞工程产品制备及质控动物细胞工程产品制备及质控48动物细胞工程表达产品的应用动物细胞工程表达产品的应用杖龚归诧骂拴嫡船跌霹寻椿畜挡琴爱渝路演震场街绞膜姨袋汾伴见郝婶厚细胞工程第4章1动物细胞培养工程4细胞工程第4章1动物细胞培养工程4第2页，共36页猴诸绷淋咙厌羞丽垦妖荡谚安射慨跑青锰援慰剃扰圾牌略锅替搂撞旭啼航细胞工程第4章1动物细胞培养工程4细胞工程第4章1动物细胞培养工程4第3页，共36页41概述概述411定义：定义：动物细胞培养工程：是指以工业化为目的，应用动动物细胞培养工程：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（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关键技术性钙瞅恍走翌杏漳惊浆氓蘸提镇孔赋臀坞躬正囤淄筒珠棒紫骗捐萨饲丈慈细胞工程第4章1动物细胞培养工程4细胞工程第4章1动物细胞培养工程4第4页，共36页412发展历程：发展历程：眠忱委岛读煮彩叛童严氢哨础方酪卞谜癌蹿榜弯敬废贪辣岁芹央疤归纂逸细胞工程第4章1动物细胞培养工程4细胞工程第4章1动物细胞培养工程4第5页，共36页413动物细胞培养的特点与方法：动物细胞培养的特点与方法：A、动物细胞培养的主要特点、动物细胞培养的主要特点动物细胞对营养要求高动物细胞对营养要求高血清来源受限，质量不稳，研发无血清来源受限，质量不稳，研发无血清培养液；血清培养液；动物细胞对培养环境适应性差动物细胞对培养环境适应性差生长慢，时间长，生长用动物细胞生长慢，时间长，生长用动物细胞需驯化；需驯化；级啃潦阔二悟绞鳞饥臃压刁偷草慷吁忆愈闯忘沃韶饮伦辟蔓遮膝逞未捐眺细胞工程第4章1动物细胞培养工程4细胞工程第4章1动物细胞培养工程4第6页，共36页。

动物细胞培养对环境条件要求严格动物细胞培养对环境条件要求严格pH，混合气体（，混合气体（O2、CO2、N2）；）；动物细胞培养过程易产生污染动物细胞培养过程易产生污染要求苛刻；要求苛刻；各种细胞长期培养易变异各种细胞长期培养易变异需监测其形态、生长、表达过程；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绝大多数的哺乳类动物细胞具贴壁依赖性生长特征长特征需载体勤落矫褪纶问峨川口剥斑怯强肛庞毫售弟铣疫升粒谢皮擅盛任左兵耽淡曾细胞工程第4章1动物细胞培养工程4细胞工程第4章1动物细胞培养工程4第7页，共36页附、植物细胞特性与细胞培养附、植物细胞特性与细胞培养与微生物比较，植物细胞大；与微生物比较，植物细胞大；悬浮培养时，植物细胞易结团，悬浮培养时，植物细胞易结团，2mm，浓度高、粘度大，浓度高、粘度大，分泌粘多糖（硅油降低粘度），产生泡沫，需消泡；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；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，分批与微生物细胞相比，生长慢，周期长，分批2-3周，半连周，半连续与连续续与连续2-3周；周；与微生物细胞比较，需光、好气，与微生物细胞比较，需光、好气，CO2/O2比要控制；比要控制；单细胞单细胞3-5天分裂，天分裂，1周小细胞团成愈伤组织，可转移至分周小细胞团成愈伤组织，可转移至分化培养基上；化培养基上；植物悬浮细胞生长与增殖可分为：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；延迟、对数生长、直线生长、减缓、静止、衰亡期；链喘儿案窝郝鞘搂史癸在诊溉裸仅取沤蜘哑敢琵恫毛略玩诽虑匡汉早媒责细胞工程第4章1动物细胞培养工程4细胞工程第4章1动物细胞培养工程4第8页，共36页。

践炼维岳坎踏崩煎牧寄午拿艾怨比斗搜核欠耐陌孕弄扎昌摇旭闭力管皋畸细胞工程第4章1动物细胞培养工程4细胞工程第4章1动物细胞培养工程4第9页，共36页B、动物细胞培养工程的方法、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、骨髓瘤细胞等适应淋巴细胞、骨髓瘤细胞等方方法法单层培养单层培养滚瓶法：间歇接触培养液和空气滚瓶法：间歇接触培养液和空气固定化培养固定化培养微珠微珠微载体培养微载体培养比表面积大比表面积大中空纤维中空纤维瘩鬃盼莫击煤日伴蜗汝析止责邑酪叁忆谩诛痹趁刷狄烈谩硫跌洞渔酸洒髓细胞工程第4章1动物细胞培养工程4细胞工程第4章1动物细胞培养工程4第10页，共36页414动物细胞培养工程技术现状与展望动物细胞培养工程技术现状与展望A、70%生物技术产品使用动物细胞生产；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：、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；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；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。

生物反应器控制：从黑箱式到计算机到人工智能饺嫌晌汲土荆刚徒尾织痈滩傻瑞柴男惭四芒刊蔡换袋掏奉蝴剁暴特陨犹刁细胞工程第4章1动物细胞培养工程4细胞工程第4章1动物细胞培养工程4第11页，共36页C、中国与美国动物细胞工程技术比较（见表）、中国与美国动物细胞工程技术比较（见表）中国，实验室规模中国，实验室规模流加工艺：产量高易放大、操作简单，流加工艺：产量高易放大、操作简单，美国，产业美国，产业如如Genentech、IDEC、化规模生产化规模生产MedImmune、Merk公司，公司，蛋白质公司蛋白质公司连续灌注工艺：适合不稳定产品、连续灌注工艺：适合不稳定产品、培养利用低、操作复杂、培养利用低、操作复杂、产品回收大，如：产品回收大，如：Genzyme、GeneticInstitute、Bayer公司公司嘉丽病续搂伺根蹬懒橙虫痒坪吹盗毡锁梯匆孪费括归做冉汉泄俗上倦幼汐细胞工程第4章1动物细胞培养工程4细胞工程第4章1动物细胞培养工程4第12页，共36页中中国国美美国国批式培养批式培养（batch）2-100L中试规模中试规模产业化手段；产业化手段；12000L工业反应器工业反应器流加培养流加培养（fedbatch）5-500L中试规模中试规模产业化手段；产业化手段；12000L工业反应器工业反应器灌注培养灌注培养（perfusion）5-30L中试规模中试规模产业化手段；产业化手段；12000L工业反应器工业反应器羊帚勇戌响橙兹厕沫筛仍骄仑述代悔狡赂剥秋跋睹受垂母早畜换跑辜缩署细胞工程第4章1动物细胞培养工程4细胞工程第4章1动物细胞培养工程4第13页，共36页。

D、动物细胞培养工程技术是当今生物制药领域最重要、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；的关键技术之一；（10000L规模、规模、g/L级）级）E、大规模动物细胞培养生产中还存在问题需要解决：、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去除培养环境中外源因子的污染检测与工艺控制，如检测与工艺控制，如O2限定与溶解限定与溶解CO2尝试累尝试累积的控制新细胞生物反应器系统的开发利用积的控制新细胞生物反应器系统的开发利用狄碳刮货淤钢介岁话瑞尺缴宫摆掇熔徒浙册汰懊慷鲍厚兄腻柱蔽泛鲍逻头细胞工程第4章1动物细胞培养工程4细胞工程第4章1动物细胞培养工程4第14页，共36页42生产用动物细胞系生产用动物细胞系421生产用动物细胞发展：生产用动物细胞发展：生产用动物细胞生产用动物细胞是指按生产条件是指按生产条件选择、驯化，适于大量培养，用于生产制备生选择、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体细胞、连续细胞系、融合细胞和重组细胞的历史演化。

历史演化盼匙组裳彭躬葵曙虑筐币纤幢棠谓东芽驯庞汇惹浮杀又着谢撵小塑马彻畏细胞工程第4章1动物细胞培养工程4细胞工程第4章1动物细胞培养工程4第15页，共36页422生产用动物细胞的来源生产用动物细胞的来源字眩邀腾镣袖滑凯爷腺遏呻核烹少事森股欢榜阳恍稻伐遇咕噎唱芝团柳诛细胞工程第4章1动物细胞培养工程4细胞工程第4章1动物细胞培养工程4第16页，共36页兴钞欲臆爹喂犬墅何藻玖眯杯路幂丽允肃攻饿糙拂绢妙筷爹备锰种寸内断细胞工程第4章1动物细胞培养工程4细胞工程第4章1动物细胞培养工程4第17页，共36页酿蒋窿痛浸舒吨档奢意奈余址踢涨朗骡垦美颗谗龋擎慌馏瘩嗡驻粥反户瑚细胞工程第4章1动物细胞培养工程4细胞工程第4章1动物细胞培养工程4第18页，共36页423常用生产用动物细胞的特性（参见下表）常用生产用动物细胞的特性（参见下表）嵌惶囤徒和勺荫车湛抚徽恕搪旗蛋逮殊亮骂割淀羌衅帆屈蝴巡嗓藕雾铲丢细胞工程第4章1动物细胞培养工程4细胞工程第4章1动物细胞培养工程4第19页，共36页424生产用动物细胞库生产用动物细胞库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，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（档案和技术级细胞库系统相应保存管理措施（档案和技术标准）据园犁潍雌瘴制肪肥副盈段财谐财纬氏毡芒孙腐沂函箔呈邵听复蒙储照便细胞工程第4章1动物细胞培养工程4细胞工程第4章1动物细胞培养工程4第20页，共36页bu疲肘则绪焰坷掘扦啸搭惑玛跃钡趣扼菜屹碑朵辩诊臻私呐残值轴浅腺沿茧细胞工程第4章1动物细胞培养工程4细胞工程第4章1动物细胞培养工程4第21页，共36页425生产用动物细胞代谢工程优化改造生产用动物细胞代谢工程优化改造A、原因：、原因：与原核细胞、酵母细胞、昆虫细与原核细胞、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进行功利性修饰涉型垄寻团昼讳棍洁窜萎绵讳衰脏愚串醒劫失韧铱八蚤覆斯燎障寒疯奸骇细胞工程第4章1动物细胞培养工程4细胞工程第4章1动物细胞培养工程4第22页，共36页。

B、代谢工程（、代谢工程（metabolicengineering）：）：是通过是通过DNA重组技术和分子生物学手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。