《动植物细胞培养》word版

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1、第十四章动植物细胞培养动植物细胞培养是指动、植物细胞在体外条件下的存活或生长。动植物细胞培养与微生物细胞培养有很大的不同（表14-1）。由于动物细胞无细胞壁，且大多数哺乳动物细胞附着在固体或半固体的表面才能生长；对营养要求严格，除氨基酸、维生素、盐类、葡萄糖或半乳糖外，还需有血清。动物细胞对环境敏感，包括pH值、溶氧、C02、温度、剪切应力都比微生物有更严的要求，一般须严格的监测和控制。相比之下，植物细胞对营养要求较动物细胞简单。但植物细胞培养一般要求在高密度下才能得到一定浓度的培养产物，而且植物细胞生长较微生物要缓慢，因此长时间的培养对无菌条件及反应器的设计具有特殊的要求。在生物技术中，人们

2、已经利用细菌、丝状真菌的大量培养来生产各种酶、抗生素、蛋白质、氨基酸等产物，但是很多有重要价值的生物物质，如毒素、疫苗、干扰素、单克隆抗体、色素、香味物质等，必须借助于动、植物细胞的大规模培养来获得。从20世纪50年代以来，这方面已取得一些进展。但是，目前的技术还远不能满足细胞生物产品应用的要求，随着动植物培养技术研究的深入，显示出广阔的发展前景。表14-1动植物、微生物细胞的培养特征种类比较项目微生物动物细胞植物细胞大小悬浮生长营养要求生长速率代谢调节环境敏感细胞分化剪切应力敏感传统变异，筛选技术细胞或产物浓度1~10μm可以简单快，倍增时间0.5~5小时内部不敏感无低广泛使用较高10~10

3、0μm多数细胞需附着表面才能生长非常复杂慢，倍增时间15~100小时内部、激素非常敏感有非常高不常使用低10~100μm可以，但易结团，无单个细胞较复杂慢，倍增时间24~74小时内部、激素能忍受广泛范围有高有时使用低第一节动物细胞大规模培养技术动物细胞体外培养的历史可追溯到1907年，美国生物学家Harrison在无菌条件下，以淋巴液为培养基成功地在试管中培养了蛙胚神经组织达数周，创立了体外组织培养法。1962年，其规模开始扩大，随着细胞生物学、培养系统及培养方法等领域的不断丰富和完善，动物细胞培养技术得到了很大的发展。发展至今已成为生物、医学研究和应用中广泛采用的技术方法，利用动物细胞培养生

4、产具有重要医用价值的酶、生长因子、疫苗和单抗等，已成为医药生物高技术产业的重要部分。其发展简史见表14-2。利用动物细胞培养技术生产的生物制品已占世界生物高技术产品市场份额的50%。大量资料表明，生物技术药物是当前新药开发的重要领域，生物技术制药工业是下一个10年制药工业的重要新门类，期间将有数百种生物技术新药上市。美国最新预测几种畅销基因工程药物2000年全球销售额EPO大于30亿美元,G2CSF大于20亿美元,HGH、IFN、UK均大于10亿美元,胰岛素和降钙素大于5亿美元。动物细胞大规模培养技术是生物技术制药中非常重要的环节。目前,动物细胞大规模培养技术水平的提高主要集中在培养规模的进一

5、步扩大、优化细胞培养环境、改变细胞特性、提高产品的产率与保证其质量上。表14-2动物细胞培养技术的发展年份技术发展概要1907年1951年1957年1962年1967年1975年1975年1986年1989Harrison创立体外组织培养法。Earle等开发了能促进动物细胞体外培养的培养基。Graff用灌注培养法创造了悬浮细胞培养史上绝无仅有的1×1010～2×1010cells/L的记录，标志着现代灌注概念的诞生。Capstile成功地大规模悬浮培养小鼠肾细胞(BHK)，标志着动物细胞大规模培养技术的起步。VanWezel用DEAE-SephadexA50为载体培养动物细胞获得成功。Sato

6、等在培养基中用激素代替血清使垂体细胞株GH3在无血清介质中生长获得成功，预示着无血清培养技术的诱人前景。Kobhler和Milstein成功地融合了小鼠B-淋巴细胞和骨髓瘤细胞而产生能分泌预定单克隆抗体的杂交瘤细胞。DemoBiotech公司首次用微囊化技术大规模培养杂交瘤细胞生产单抗获得成功。Konstantinovti首次提出大规模细胞培养过程中的生理状态控制，更新了传统细胞培养工艺中优化控制之理论一、动物细胞形态(1)成纤维细胞型(fibrlblast或mechanocytetype)这种细胞形态与体内成纤维细胞形态相似故而得名。细胞体呈梭形或不规则三角形，中央有圆形核，胞质向外伸出2～

7、3个长短不同的突起。细胞群常借原生质突连接成网，生长时呈放射状、漩涡或火焰状走行[如图14-l(a)]。除真正的纤维细胞外，凡由中胚层间充质来源的其他组织细胞，如血管内皮、心肌、平滑肌、成骨细胞等，也多呈成纤维细胞形态。实际上很多所谓成纤维细胞并无产生纤维的能力，只是一种习惯上概括的称法。(2)上皮细胞型(epithiliumcelltype)这种细胞呈扁平的不规则三角形，中央有圆形核，生长时常彼