動物細胞培養(yǎng)中使用的載體-生物學(xué)圖像顯微鏡
哺乳動物細胞
當?shù)鞍踪|(zhì)產(chǎn)品必須具有絕對的真實性時(即生物加工的蛋白質(zhì)
產(chǎn)品和天然提取的產(chǎn)品完全一樣)，我們選擇哺乳動物細胞培養(yǎng)。
真實性意味著不僅所有的氨基酸要有正確的排列順序，而且在培養(yǎng)
細胞中的所有翻譯后修飾過程要和在完整的動物體中的翻譯后修飾
過程相同。在一些情況下，培養(yǎng)的細胞進行的翻譯后修飾可能和這
些細胞在動物體內(nèi)時不一樣。但是對于生物反應(yīng)器的加工過程來說
，哺乳動物細胞的組織培養(yǎng)將盡可能提供類似于天然產(chǎn)物的產(chǎn)品。
哺乳動物細胞培養(yǎng)系統(tǒng)的另一個優(yōu)點是大多數(shù)具有商業(yè)價值的蛋白
質(zhì)都很容易被細胞排泄出來。
緩慢的生長、昂貴的培養(yǎng)基以及較低的蛋白質(zhì)表達水平，這些
都使得哺乳動物細胞的組織培養(yǎng)非常昂貴。但是基于哺乳動物細胞
培養(yǎng)的加工過程仍然是非常昂貴的。
目前已經(jīng)利用了幾種作為宿主的細胞系來生產(chǎn)重組蛋白質(zhì)(利
用重組DNA)。較常用的宿主可能是CHO(中國倉鼠卵母細胞，chines
e hamster ovary)細胞系。
除了生產(chǎn)成本之外，哺乳動物細胞還面臨著其他苛刻的限制。
來自于動物的普通細胞僅能分裂幾次，這些細胞系非常容易死亡。
一些細胞是不易死亡的或連續(xù)的，它們能夠像細菌一樣連續(xù)不停地
分裂。連續(xù)細胞系是轉(zhuǎn)化細胞。癌細胞也是轉(zhuǎn)化細胞(即失去抑制
細胞復(fù)制的能力)。由于在理論上存在著刺激癌細胞形成的物質(zhì)可
能被摻人目標產(chǎn)物中的可能，因此產(chǎn)品的純化過程必須極為小心謹
慎。除掉產(chǎn)品中的核酸是尤為重要的。此外，應(yīng)用轉(zhuǎn)化細胞時需要
謹慎，以確保工人的安全。 ．
另外，通常在哺乳動物細胞培養(yǎng)中使用的載體來自于靈長類的
病毒。這種載體可能回復(fù)成對人類致病的形式，這是一個令人擔心
的問題。
大多數(shù)載體都不能在普通的宿主細胞中實現(xiàn)目標蛋白的高水平
表達(通常少于總蛋白的5％)。但是，通過基因拷貝數(shù)的擴增可以
達到較高的表達水平(例如，大于100mg／L的活性分泌性蛋白質(zhì))。
可能需要花費6個月的時間才能使一種CHO細胞系達到穩(wěn)定的高水平
的表達。當利用雜交瘤細胞生產(chǎn)單克隆抗體時，通常比較容易獲得
較高的效價(或產(chǎn)物濃度)。
任何系統(tǒng)的放大生產(chǎn)都可能改變蛋白質(zhì)產(chǎn)品的質(zhì)量，這個問題
對動物細胞培養(yǎng)尤其重要。這種問題部分歸因于下列事實：即采用
動物細胞培養(yǎng)主要是因為蛋白質(zhì)產(chǎn)品的真實可靠性是重點的考慮因
素。由于培養(yǎng)條件(剪切力、葡萄糖、氨基糖、DO等)隨放大而改變
，細胞對蛋白質(zhì)的加工效率可能發(fā)生變化，改變了翻譯后加工的水
平。此外，已經(jīng)表明蛋白質(zhì)質(zhì)量可能隨其在間歇培養(yǎng)液中的收獲時
間而變化。這種變化可能是因為胞內(nèi)加工機器的改變，但通常是因
為從死亡細胞中釋放出來了蛋白酶和唾液酸苷酶(siIadase，一種
將唾液酸帽子從糖基化蛋白上移除的酶)。過量的蛋白質(zhì)生產(chǎn)也可
能使胞內(nèi)蛋白質(zhì)加工細胞器(即內(nèi)質(zhì)網(wǎng)和高爾基體)的加工能力達到
飽和，產(chǎn)生了加工不完全的蛋白質(zhì)。這些問題能對加工生產(chǎn)的策略
產(chǎn)生重大影響。一家著名的公司曾被迫提前24h收獲產(chǎn)品，以便將
專門針對該產(chǎn)品的唾液酸與蛋白質(zhì)的比率維持在較低的水平。提早
收獲導(dǎo)致蛋白質(zhì)濃度損失30％(同延遲收獲相比)。
避免這些問題的策略包括降低唾液酸苷酶的生產(chǎn)水平或提高蛋
白質(zhì)加工能力的細胞系基因操作，或者選擇具有這些特點的細胞系
。重新設(shè)計培養(yǎng)基可能也是有用的�？梢蕴砑右种撇恍枰陌饷�
活性的化學(xué)物，或者添加前體物(例如氨基糖)，來提高加工能力。
通過在宿主中添加弱化細胞凋亡的基因(例如bcl 2)能夠減弱細胞
裂解。一種技術(shù)上的解決方案是：一旦產(chǎn)品生成，就將其從培養(yǎng)基
中移走。例如，可以應(yīng)用整合了產(chǎn)品捕獲步驟的灌注系統(tǒng)。
