动物细胞大规模培养的方法有哪些

kuaidi.ping-jia.net  作者:佚名   更新日期:2024-06-26
动物细胞大规模培养的方法有哪些?各自的特点是什么

分瓶培养,特点:接触抑制

以下为网上找的一些资料,可以百度下,有很多这方面的资料。


在过去几十年来,动物细胞大规模培养技术经有了很大发展,从使用转瓶(roller bottle) 、CellCube等贴壁细胞培养,发展为生物反应器(Bioreactor)进行大规模细胞培养。
自70年代以来,细胞培养用生物反应器有很大的发展,种类越来越多,规模越来越大,较常见的细胞培养生物反应器有空气提升反应器,中空纤维管反应器,无泡搅拌反应器及篮式生物反应器等。八十年代以来,人们逐渐开始以生物反应器培养代替鼠腹水的方法获得单克隆抗体。
现在,由于动物细胞培养技术在规模和可靠性方面都不断发展,且从中得到的蛋白质也被证明是安全有效的,因此人们对动物细胞培养的态度已经发生了改变。许多人用和兽用的重要蛋白质药物和疫苗,尤其是那些相对较大、较复杂或糖基化(glycosylated)的蛋白质来说,动物细胞培养是首选的生产方式。60年代初,英国AVRI研究所在贴壁细胞系BHK21中将口蹄疫病毒培养成功后,从最初的200ml和800ml玻璃容器开始,很快就放大到30L和100L不锈钢罐的培养规模。使用的是基于Eagle's配方的培养基,补充5%成年牛血清和蛋白胨。1967年以后,Wellcome(现为Cooper动物保健)集团分布于欧洲、非洲和南美洲8个国家的生产厂商,应用此项技术工业规模化生产口蹄疫疫苗和兽用狂犬疫苗,已掌握了5000L的细胞罐大规模培养技术。
目前已实现商业化的产品有:口蹄疫疫苗、狂犬病疫苗、牛白血病病毒疫苗、脊髓灰质炎病毒疫苗、乙型肝炎疫苗、疱疮病毒疫苗、巨细胞病毒疫苗、α及β干扰素、血纤维蛋白溶酶原激活剂、凝血因子Ⅷ和Ⅸ、促红细胞素、松弛素、生长激素、蛋白C、免疫球蛋白、尿激酶、激肽释放酶及200种单克隆抗体等。其中,口蹄疫疫苗是动物细胞大规模培养方法生产的主要产品之一。1983年,英国Wellcome公司就已能够利用动物细胞进行大规模培养生产口蹄疫疫苗。美国Genentech公司应用SV40为载体,将乙型肝炎病毒表面抗原基因插入哺乳动物细胞内进行高效表达,已生产出乙型肝炎疫苗。英国Wellcome公司采用8000L Namalwa细胞生产α干扰素。英国Celltech公司用气升式生物反应器生α、β和γ干扰素;用无血清培养液在10000L气升式生物反应器中培养杂交瘤细胞生产单克隆抗体。美国Endotronic公司用中空纤维生物反应器大规模培养动物细胞生产出免疫球蛋白G、A、M和尿激酶、人生长激素等。

动物细胞大规模培养常用方法
  根据动物细胞的类型,可采用贴壁培养、悬浮培养和固定化培养等三种培养方法进行大规模培养。

一、动物细胞生长特性及培养温度
1、细胞生长缓慢,易污染,培养需用抗生素
2、细胞大,无细胞壁,机械强度低,环境适应性差
3、需氧少,不耐受强力通风与搅拌
4、群体生长效应,贴壁生长(锚地依赖性)
5、培养过程产品分布细胞内外,成本高
6、原代培养细胞一般繁殖50代即退化死亡
依据在体外培养时对生长基质依赖性差异,动物细胞可分为两类:
贴壁依赖型细胞:需要附着于带适量电荷的固体或半固体表面才能生长,大多数动物细胞,包括非淋巴组织细胞和许多异倍体细胞均属于这一类。
非贴壁依赖型细胞:无需附着于固相表面即可生长,包括血液、淋巴组织细胞、许多肿瘤细胞及某些转化细胞。
  培养细胞的最适温度相当于各种细胞或组织取材机体的正常温度。人和哺乳动物细胞培养的最适温度为35~37℃。偏离这一温度,细胞正常的代谢和生长将会受到影响,甚至死亡。总的来说,培养细胞对低温的耐力比高温高。温度不超过39℃时,细胞代谢强度与温度成正比;细胞培养置于39~40℃环境中1h,即受到一定损伤,但仍能恢复;当温度达43℃以上时,许多细胞将死亡。当温度下降到30~20℃时,细胞代谢降低,因而与培养基之间物质交换减少。首先看到的是细胞形态学的改变以及细胞从基质上脱落下来。当培养物恢复到初始的培养温度时,它们原有的形态和代谢也随之恢复到原有水平。

二、贴壁培养(attachment culture)
是指细胞贴附在一定的固相表面进行的培养。
1、生长特性:贴壁依赖型细胞在培养时要贴附于培养(瓶)器皿壁上,细胞一经贴壁就迅速铺展,然后开始有丝分裂,并很快进入对数生长期。一般数天后就铺满培养表面,并形成致密的细胞单层。
2、贴壁培养的优点:
容易更换培养液;细胞紧密黏附于固相表面,可直接倾去旧培养液,清洗后直接加入新培养液。
容易采用灌注培养,从而达到提高细胞密度的目的;因细胞固定表面,不需过滤系统。
当细胞贴壁于生长基质时,很多细胞将更有效的表达一种产品。
同一设备可采用不同的培养液/细胞的比例。
适用于所有类型细胞。
3、贴壁培养的缺点:与悬浮培养法相比
扩大培养比较困难,投资大;
占地面积大;
不能有效监测细胞的生长;
4、细胞贴壁的表面:要求具有净阳电荷和高度表面活性。对微载体而言还要求具一定电荷密度;若为有机物表面,必须具有亲水性,并带阳电荷。
5、贴壁培养系统:主要有转瓶、中空纤维(后面专题介绍)、玻璃珠、微载体系统(后面介绍)等。
  转瓶培养系统:培养贴壁依赖型细胞最初采用转瓶系统培养。转瓶培养一般用于小量培养到大规模培养的过渡阶段,或作为生物反应器接种细胞准备的一条途径。细胞接种在旋转的圆筒形培养器-转瓶中,培养过程中转瓶不断旋转,使细胞交替接触培养液和空气,从而提供较好的传质和传热条件。
  转瓶培养具有结构简单,投资少,技术成熟,重复性好,放大只需简单的增加转瓶数量等优点。 但也有其缺点:劳动强度大,占地空间大,单位体积提供细胞生长的表面积小,细胞生长密度低,培养时监测和控制环境条件受到限制等。 现在使用的转瓶培养系统包括二氧化碳培养箱和转瓶机两类。
  反应器贴壁培养 此种培养方式中,细胞贴附于固定的表面生长,不因为搅拌而跟随培养液一起流动,因此比较容易更换培养液,不需要特殊的分离细胞和培养液的设备,可以采用灌流培养获得高细胞密度,能有效地获得一种产品;但扩大规模较难,不能直接监控细胞的生长情况,故多用于制备用量较小、价值高的生物药品。
  CelliGen、CelliGen PlusTM和Bioflo3000反应器是常用的贴壁培养式生物反应器,用于细胞贴壁培养时可用篮式搅拌系统和圆盘状载体。此载体是直径6毫米无纺聚酯纤维圆片,具很高表面积与体积比(1200cm2/g),利于获得高细胞密度。篮式搅拌系统和载体培养是目前贴壁细胞培养使用最多方式,用于杂交瘤细胞、Hela细胞、293细胞、CHO细胞及其它细胞培养。此种方式培养细胞,细胞接种后贴壁快。

三、悬浮培养(suspension culture)
是指细胞在反应器中自由悬浮生长的过程。主要用于非贴壁依赖型细胞培养,如杂交瘤细胞等;是在微生物发酵的基础上发通起来的。
无血清悬浮培养是用已知人源或动物来源的蛋白或激素代替动物血清的一种细胞培养方式,它能减少后期纯化工作,提高产品质量,正逐渐成为动物细胞大规模培养的研究新方向。

四、固定化培养(immobilization culture)
是将动物细胞与水不溶性载体结合起来,再进行培养。上述两大类细胞都适用,具有细胞生长密度高,抗剪切力和抗污染能力强等优点,细胞易于产物分开,有利于产物分离纯化。制备方法很多,包括吸附法、共价贴附法、离子/共价交联法、包埋法、微囊法等。
1、吸附法:用固体吸附剂将细胞吸附在其表面而使细胞固定化的方法称为吸附法(adhesion)。操作操简便、条件温和、是动物细胞固定化中最早研究使用的方法。缺点是:载体的负荷能力低,细胞易脱落。微载体培养和中空纤维培养是该方法的代表,稍后专门介绍。
2、共价贴附法:利用共价键将动物细胞与固相载体结合的固定化方法称为共价贴附法(attachment by covalent bonding)。此法可减少细胞的泄漏,但须引入化学试剂,对细胞活性有影响,且因贴附而导致扩散限制小,细胞得不到保护。
3、离子/共价交联法:双功能试剂处理细胞悬浮液,会在细胞间形成桥而絮结产生交交联作用,此固定化细胞方法称为离子/共价交联法(cross-linking by covalent bonding)。交联试剂会使一些细胞死亡,也会产生扩散限制。
4、包埋法:将细胞包埋在多孔载体内部制成固定化细胞的方法称为包埋法(entrapment)。优点是:步骤简便、条件温和、负荷量大、细胞泄漏少,抗机械剪切。缺点是:扩散限制,并非所有细胞都处于最佳基质浓度,且大分子基质不能渗透到高聚物网络内部。一般适用于非贴壁依赖型细胞的固定化,常用载体为多孔凝胶,如琼脂糖凝胶、海藻酸钙凝胶和血纤维蛋白。
5、微囊法(microencapsulation):是用一层亲水的半透膜将细胞包围在珠状的微囊里,细胞不能逸出,但小分子物质及营养物质可自由出入半透膜;囊内是种微小培养环境,与液体培养相似,能保护细胞少受损伤,故细胞生长好、密度高。微囊直径控制在200-400μm为宜。制备中应注意:
温和、快速、不损伤细胞,尽量在液体和生理条件下操作;
所用试剂和膜材料对细胞无毒害;
膜的孔径可控制,必须使营养物和代谢物自由通过;
膜应有足够机械强度抵抗培养中搅拌。



  • 动物细胞大规模培养有哪几种生物反应器
    答:其中,口蹄疫疫苗是动物细胞大规模培养方法生产的主要产品之一。1983年,英国Wellcome公司就已能够利用动物细胞进行大规模培养生产口蹄疫疫苗。美国Genentech公司应用SV40为载体,将乙型肝炎病毒表面抗原基因插入哺乳动物细胞内进行高效表达,已生产出乙型肝炎疫苗。英国Wellcome公司采用8000L Namalwa细胞生产α干扰素。...
  • 动物细胞固定化培养过程中主要有两种培养方式
    答:(1)培养规模。由于各种固定化系统可以获得相同的细胞密度,且细胞的产率主要取决于细胞的扩散,因此反应器的体积是培养规模放大的主要决定因素。虽然微载体系统可以提供最大的单元操作,但其他系统也可以通过增加单元套数而获得放大。(2)培养方式。除了海藻酸钙包埋法外,其他固定化基质都是多孔型的,能允许大...
  • 动物细胞培养的历史发展
    答:1957年,格拉夫(Graff)用灌流技术进一步提高了细胞悬浮培养的效率。1957年,杜尔贝科(Dulbecco)等人采用胰蛋白酶消化处理和应用液体培养基的方法,获得了单层细胞培养。单层培养法的出现,对组织培养的发展起了很大的推动作用。此后单层培养成为组织培养普遍应用的技术。20世纪60年代后,动物细胞大规模培养...
  • 动物细胞培养反应器的技术研发
    答:而且还能支持细胞在大规模生物反应器中实现高密度培养,并有利于泡沫控制。2、动物细胞培养过程及生物反应器设计放大与强化技术与几何放大、因次放大等经验放大方法不同的是,本平台所拥有的动物细胞培养过程及生物反应器放大与强化技术是根据动物细胞大规模高密度培养过程的特点,在气液传质和流体力学等理论...
  • 动物细胞工程:中的 两个过程,三个"一"分别是什么???
    答:胞培养 动物细胞培养:从动物机体中取出相关的组织,将它们分散成单个细胞,然后放在适宜的培养基中,生长,增殖。1丶选材:动物胚胎或幼龄动物的器官或组织。2丶细胞分离:使器官组织分离成单个细胞,常用方法,物理:剪刀剪碎,化学法:胰蛋白酶,胶原蛋白酶 3丶制作细胞悬浮液,方法:加培养液。形成...
  • 细胞大规模培养有哪些培养系统?
    答:细胞大规模培养系统主要有 机械搅拌 式培养系统,微载体培养系统,气升式深层培养系统,微囊 培养系统,大载体培养系统,中空纤维培养系统,固定化细胞 培养系统!
  • 细胞培养的具体步骤和要求以及注意事项
    答:⑤进入细胞培养间后关好门,坐下来尽量少走动以免影响生物安全柜的风帘。工作开始前要先用75%酒精棉球擦手和瓶盖。事先要严格检查所用的器材、溶液和细胞,不要把污染品或未经消毒的物品带入无菌室内,更不能随便使用,以免造成大规模污染。⑥细胞操作时动作要轻,必须在火焰周围无菌区内打开瓶口,并将...
  • 大量单克隆抗体的制备方法?
    答:目前制备大量单克隆抗体的方法主要有两种:一种是动物体内诱生法;另一种是体外培养法。背景 BACKGROUND 困惑 PUZZLED 体外培养法有哪几种培养方式?何谓无血清培养?探索 在体外培养法中,目前各个实验室普遍采用细胞单层法,就是将杂交瘤细胞加入培养瓶中,用完全培养基培养,细胞浓度以1.0X100~2.0X106...
  • 请问昆虫细胞如何培养?昆虫杆状病毒表达系统是如何构建的?谢谢!
    答:因此,固体培养基在细胞的分离、鉴定、计数等方面起着相当重要的作用。从多细胞生物中分离所需要细胞和扩增获得的细胞以及对细胞进行体外改造,观察,必须首先解决细胞离体培养问题,同微生物细胞培养的难易相比,比较困难的是来自多细胞生物的单细胞培养,特别是动物细胞的培养。(二)几种常用溶液的配制方法 ...
  • 如何提高细胞悬浮培养中细胞次生产物的产量
    答:悬浮生长的细胞其培养和传代都十分简便。培养时只需将采集 到的活体动物组织经分散、过滤、纯化、漂洗后,按一定密度接种于适宜培养液中,置于特定的培养条件下即可良好生长。传代时不需要再分散,只需按比例稀释后 即可继续培养。此法细胞增殖快,产量高,培养过程简单,是大规模培养动物细胞的理想模式。...