反应器培养技术在疫苗生产中的应用

　　生物反应器我所理解是利用生物体或酶所具有的生物功能，在体外进行生物化学反应的装置系统，是一种生物功能模拟设备，过程中其核心作用是为实现产品的扩大生产，是为产品做市场化的关键设备，是原料的产物的桥梁。从生物反应过程说，发酵过程用的反应器为发酵罐，酶反应过程用的是酶反应器，如果为动植物细胞提供培养的反应器则称为动植物细胞培养装置。本文主要将反应器培养动植物动植物细胞技术在疫苗生产过程中的应用发展及现状做进一步的阐述。

　　1 反应器细胞培养相关领域的进展

　　1962 年 capstile 成功的大规模悬浮培养 BHK21 细胞，1967 年VAN WEZEL 成功应用微载体培养动物细胞，掀起了学习反应器培养动物细胞的浪潮，20 世纪 70 年代，2000-5000L 的生物反应器悬浮培养特定细胞技术开始应用到口蹄疫疫苗的生产过程中，在80-90 年代，随着细胞融合技术及基因工程技术在生物技术领域的发展，抗体药物发展，推进了反应器培养技术在生物制药中的应用，2009 年抗体类药物销售额在生物技术药物所占比例超过 30%,成千上万的反应器及其先进的细胞培养技术在抗体生产中获得重大突破，到目前为止，市场上 2000L-10000L 的生物反应器在生物制药领域大为常见，最近动物细胞培养反应器规模为约 300-400 万，并且数量在逐年递增，瑞士沙龙、葛兰素史克等大型生物公司都分别在新加坡建设了反应器生产线，随着反应器在生物制药中的广泛应用，反应器细胞培养技术也变得更加成熟。

　　2 动物细胞培养用生物反应器简介

　　反应器有哪些类型呢，下面简单介绍一下：

　　第一种类型为通气式搅拌：此种类型的反应器是在原有小型发酵罐的基础上发展起来的，由于动物细胞容易受到机械损伤的特点，采用剪切力小、混合性能好的搅拌器，通过控制罐体内的氮气及氧气来控制溶氧，用二氧化碳及碳酸氢钠缓冲液来控制溶液的 PH值。

　　第二种类型为中空纤维管式：此类主要用于单抗的大规模生产，床层深度主要通过纤维管的层数控制，安装在顶部及底部的2-3 微米的微孔不锈钢板中，培养基由下面进入，细胞则在纤维管中生长，可以分批次培养细胞，也可培养贴壁细胞。

　　第三种类型为气升式：此类反应器主要以内循环为主，此类反应器的技术主要在于自动控制和细胞培养，溶氧的控制系通过空气流速调节，而 PH 的控制则通过通入二氧化碳进行调节。

　　第四种类型无泡搅拌式：这是一种装有膜搅拌器的生物反应器。膜是由聚丙烯、硅橡胶或其他不致对细胞产生任何毒害而又能够耐受培养基内营养物质侵袭的材料制成，加工成为多孔的中空管。采用多孔的疏水性塑料管制成的通气搅拌桨，具有良好的通透性，同时解决也决解决了通气和均相化的需求，并且剪切力小，并且不易产生气泡，鉴于以上有点得到了广泛的应用。

　　第五种类型透析式：过程中可以不断取出产物，避免微量代谢产物毒害影响，产量得到了很大程度的提高。

　　3 反应器细胞培养技术的应用

　　3.1 应用生物反应器培养细胞和病毒规模化生产人用狂犬疫苗，连续获取病毒液经浓缩、灭活、纯化制成狂犬狂犬疫苗，通过实践可以证明可以大规模生产狂犬疫苗。

　　3.2 生物反应器细胞培养制备乙脑疫苗用特定型号的生物反应器，以灌流方式培养细胞，持续收集乙脑病毒液，经浓缩、灭活、纯化制乙脑病毒液，经制剂生产流程 - 配制、灌装、灭活、灯检、包装等流程生产乙脑疫苗，实现大规模的生产。

　　4 生物反应器在生物制药领域应用

　　生物反应器细胞培养技术作为生物制药中最为关键的技术，国内的生物制药企业感受到应用反应器技术升级的迫切性，生产技术的创新给疫苗生产企业带来历史发展机遇，单克隆抗体就是通过培养杂交瘤细胞使其产生专一抗体，然后从培养液中提取抗体，这个过程利用到了细胞培养技术且产生的抗体具有高纯度、高敏度的特点，主要用于临床诊断，其次应用于免疫学。

　　单克隆抗体在生物制药方面也有所研发，单克隆抗体药物研发已经被列入 863 计划和国家重点项目，国内已经有 2 个治疗性单抗产品准备生产，3 个治疗性产品处于临床实验阶段，多个抗体药物处于临床研究阶段，已经批准的治疗性单抗有 31 个，武汉生物制品研究所抗肾移植单抗 OKT3 注射用鼠源性抗人 T 淋巴细胞 CD3 抗原单克隆抗体最早被批准上市，具有免疫抑制作用，可逆转对移植器官的排斥反应，目前国内正在进行临床前研究的抗体药物有：抗CEA 嵌合抗体用于治疗结肠癌；抗破伤风抗体，用于预防破伤风；抗乙型脑炎单抗，用于乙型脑炎。

　　在病毒类产品工业化生产方面已经建立起集生物反应器、微载体、动物细胞大规模培养技术为一体的人畜用病毒疫苗工业化生产技术，不仅为病毒类产品的工业化生产问题，同时彻底改变了传统的手工滚瓶生产方式，提高了规模化生产的经济性。

　　大型生物反应器的制造，有助于氨基酸、抗生素或轻化工产品的生产，另外一方面随着矿物质能源的消耗，利用生物质生产燃料乙醇已经提到战略日程，大型发酵罐的应用是降低生产成本的有效途径之一。在器官移植方面，通过动物细胞或组织的培养可以生产适合受体的器官，也可以解决器官来源稀缺带来的不利影响。

　　5 展望

　　由于动物细胞体外培养的生物学特性，相关产品结构复杂性及一致性的要求，动物细胞大规模培养技术仍难于满足医用生物制品规模化需求，迫切要求进一步研究和发展细胞培养工艺，目前 ,世界众多领域集中在优化细胞培养环境，改变细胞特性，提高产品的产率并保正其质量和一致性上。相信不断成熟的大规模动物细胞培养技术不仅在生产药用蛋白，而且在基因治疗、基因疫苗用的载体的生产、人工器官及组织移植用分化细胞的培养等领域都有广泛的应用。