细胞悬浮培养研究进展

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1、细胞悬浮培养研宄进展「摘要」：细胞在培养液中呈悬浮状态生长与增殖的培养技术。是一种通过振荡或转动装置使细胞始终处于分散悬浮于培养液内的培养方法。非贴壁依赖性细胞的一种培养方式。「关键词」：楨物细胞的悬浮培养愈伤组织动物细胞悬浮培养展柴「引言」：植物培养细胞中含有各种特殊的代谢产物，如生物碱、色素、甾体、萜等药用成分及香精等，冇的含跫很髙。因此，利用植物细胞培养技术生产药物己成为当代生物技术的一个重耍领域，特别是培养药用梢物细胞直接生产天然药物的研宄已成热点。动物细胞培养在生物技术和生物医药研宄屮已得到了广泛的应用，通常动物细胞培养为病毐疫苗的生产提供培养基质同吋也是多种生物药品生产不可缺少的

2、工其包拈单克隆抗体和基因治疗产品等。（一）植物细胞悬浮培养植物细胞能合成许多具有重要价值的次级代谢产物，它们可作为农药、杀虫剂、调味剂及香精等。这些产物传统上是从天然植物中直接提取，但天然植物生长周期较长，而且生长还受地域和环境因素的限制，所以采用直接提取具有较大的局限性。化学合成法已用于多种产品的生产，但是有些物质不能通过化学法合成，或虽能合成，却比较困难。植物细胞培养可大规模生产代谢产物,现己成为生产某些高价值产品的重要途径。一般情况下，培养细胞中的次级代谢物含量明显高于原来植物细胞中的含量，而且这种方法还能避免地域和环境的影响。1902年，Haberlandt在营养液中成功地培育了单个

3、植物细胞，尽管未能使其分裂生长但为植物细胞培养翻开了新的一页。此后，许多科学家在植物细胞培养方而进行了研究，特别是近二十年里，植物细胞培养取得了飞速发展，悬浮培养日益完善，固定化培养逐步显示其优势，膜培养技术也己崭露头角。以下介绍有关植物和动物细胞的悬浮培养情况。1.悬浮培养特点植物细胞培养与微生物有许多相似的地方,但两者又存在着明显的不同，如植物细胞对剪切力敏感，培养要求小通气量，还需要C仇和光照等条件。1.1对剪切力敏感：植物细胞的个体大，细胞壁僵脆且具有大的液泡，这些特性决定了某对剪切十分敏感。细胞形态和聚集状态改变，或影响细胞代谢，降低产率；或使细胞自溶，胞内化合物释放；也可能导致细

4、胞的活性丧失。研宂表明，不同细胞系对剪切力敏感性不同，口葵相对不太敏感，对剪切力。1.2结团：多数植物细胞有10—lOOum大，呈球形或柱形。除了少数细胞外,绝大多数植物细胞在悬浮培养时是结成直径至10um,大至儿毫米的小团.其主要原因是细胞分化后不能很好地分开，外生长后期分泌的多糖类物质也有助于结阴。过大细胞团容易下沉，造成混合困难。1.3多泡沫：细胞的结团、高浓度大分子、培养过程中分泌的多糖类等物质，造成培养液的粘度增高，起泡严重。在气流的作用下，许多细胞在气液界面聚集，使其脱离发酵液主体，阻碍了培养液的正常循环流动，造成细胞浓度急剧下降。1.4流体学特征：研宂显示,植物细胞在高浓度培养

5、时培养液为假塑性流体。吴兆亮等［s］采用颗粒状琼脂一水物系代替祖物细胞悬浮培养体系，观察到培养液随细胞浓度的增大从牛顿向非牛顿型的转变。他们还研究了两相培养系统的流体特征，结果表明有机溶剂浓度低于10%时，对植物细胞悬浮培养体系流变性仅有很小的影响，而且是促使其体系向牛顿型流体靠近。相对而言，粘度小的有机溶剂对细胞浓度较小的植物细胞蛣浮培养体系流变特性影响大些，而粘度大的有机溶剂则相反。这对有机溶剂的选择和反应器的设计都有一定的指导意义.2.植物细胞悬浮培养的应用研宄2.1药用植物细胞悬浮培养的研宂概况2.1.1药用植物细胞悬浮培养的优点与应用现状植物细胞悬浮培养是在完全人工控制的条件下进行

6、，具有以下优点：不受地区、季节、土壤及有害生物的影响，可以周年生产且生产周期较短；通过改变培养条件和选择优良培养体系得到超过整株植物产量的代谢产物，例如通过新疆紫草的细胞培养获得了比原植株含量高6倍的紫草素，甘草悬浮培养细胞屮所含的甘草酸铵含量高于其他材料；可利川基因工程或创新的合成路线，对有效成分的合成进行遗传操作，提高所需次生代谢产物含量；也可进行生物反应器细胞培养大规模生产有效的次生代谢产物［1-4］。目前用于细胞培养的药用植物有200多种，可产生500多种有效成分，如培养人参细胞生产保健药物人参皂甙、紫草植物生产疗伤药物紫草宁、黄连细胞生产抗菌药物小蘖碱、长春花细胞生产阿吗碱、紫松果

7、菊细胞生产免疫活性多糖、红豆杉细胞生产抗肿瘤药物紫杉醇等。从细胞培养中得到的药用成分有：喜树碱、茛菪碱、小蘖碱、奎宁、地高辛、天仙子胺、胆固醇、利血平、山萆、芥皂疳元、胰岛素等；实现规模化生产的有：屮国科学院植物研宄所的紫草培养、华屮理工大学的红豆杉培养和屮国药科大学的人参培养［2］。2.2植物细胞悬浮培养的特点及实现规模化生产的限制因素植物细胞的特点是易于成团聚集，培养前期，年幼的细胞，速分裂形成的新细胞不