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生物技术制药 第五章 动物细胞制药 第五章 动物细胞制药 第一节 概述 第二节 动物细胞的形态和生理特点 第三节 生产用动物细胞的要求和获得 第四节 动物细胞的培养条件和培养基 第五节 动物细胞培养的方法和操作方式 第六节 动物细胞生物反应器及其检测控制系统 第七节 动物细胞制药的前景和展望 第一节 概述 （1）发现细胞和细胞学说创立。1665年英国物理学家Hooke通过自制的显微镜观察切成薄片的软木时看到死细胞的细胞壁。 （2）组织培养或细胞培养。1885年德国生理盐水培养鸡胚组织，至1907年，细胞体外培养宣布进入一个新时代。 （3）细胞工程学时代。对细胞进行人工改造及培养以使其为人类服务的时代，包括真核细胞的基因重组、导入、扩增和表达的理论和技术，细胞融合的理论和技术，细胞器特别是细胞核移植的理论和技术，染色体改造的理论和技术，转基因动、植物的理论和技术，细胞大量培养的理论和技术，以及产物分离纯化的理论和技术。 （4）细胞工程制药成为现代制药技术中常用的手段。 第二节 动物细胞的形态和特点 一、动物细胞的形态 二、动物细胞的生理特点 一、动物细胞的形态 细胞的分化（或特化） 形态分化在离体培养同样也存在。 离体培养的细胞分为两类： 贴壁依赖型（anchorage-dependent）和非贴壁依赖型（anchorage-independent），前者可简称为贴壁细胞，后者可简称为悬浮细胞。 一、动物细胞的形态 1、贴壁细胞 这类细胞的生长必须有给以贴附的支持物表面，细胞依靠自身分泌的或培养基中提供的贴附因子才能在该表面上生长、增殖。细胞在该表面生长一般形成两种形态，即成纤维样细胞型或上皮样细胞型。前者主要来源于中胚层组织的细胞，生长时呈放射状、旋涡状或火焰状走行；后者主要来源于外胚层和内胚层组织的细胞，生长时彼此紧密连接成单层细胞片。 一、动物细胞的形态 2、悬浮细胞 这类细胞的生长不依赖支持物表面，可在培养液中呈悬浮状态生长，如血液的淋巴细胞和用以生产干扰素的Namalwa细胞等，细胞呈圆形。 3、兼性贴壁细胞 兼具上述两种生长方式的细胞，称为兼性贴壁细胞，如CHO细胞、小鼠L929细胞。当它们贴附在支持物表面上生长时呈上皮或成纤维细胞的形态，而当悬浮于培养基中生长时则呈圆形，但有时它们可相互支持贴附在一起生长。 二、动物细胞的生理特点 1、细胞的分裂周期长 一般为12~48h，细胞分裂周期=间期（G1期+S期+G2期）+分裂期（M期） G1期：凡细胞无增殖活动时皆滞留在G1期 S 期：DNA的合成，一般为6~8小时 G2期：DNA量加倍，RNA合成和染色体螺旋化，持续时间短，一般为2~5h。 M期：一般持续时间很短，仅0.5~1h。相当于有丝分裂的中后期和末期，主要是染色体的变化、分裂，并形成子细胞。 细胞分裂代数与培养中的代数及相互关系。 二、动物细胞的生理特点 2、细胞生长需贴附于基质，并有接触抑制现象 大多数正常二倍体（dipoid）细胞的生长都需要一定的基质（如玻璃，塑料等）上贴附，伸展后才能生长增殖，其机制可能与电荷、钙镁离子的作用以及许多贴附因子有关。 当细胞在基质上分裂增殖，逐渐汇合成片时，细胞与其周围细胞相互接触时，细胞才停止增殖。保持一定的营养，细胞仍可存活一段时间，但细胞密度不再增加，该现象就称为接触抑制或密度依赖抑制现象。一旦细胞转化为异倍体后，该现象消失，细胞可多层生长，细胞密度可大大增加。 二、动物细胞的生理特点 3、正常二倍体细胞的生长寿命是有限的 当细胞培养开始，称之为原代培养，经过传代后，即成为有限细胞系，即有限的生长传代时间，取决于细胞来源的种族和年龄，人胚成纤维细胞约可培养50代，鸡胚的30代，小鼠的8代。但是若向培养基中加入表皮生长因子，可使上皮细胞的寿命从原来的50代增加至150代。 当细胞突变为异倍体后，该细胞可转变成无限细胞系，或称连续细胞系。 二、动物细胞的生理特点 4、动物细胞对周围环境比较敏感 无细胞壁保护，因而外界的物理化学因素很容易产生影响。 5、动物细胞培养基的要求高 与细菌和植物细胞不同，其需要12种必需氨基酸、8种以上的维生素、多种无机盐和微量元素、作为主要碳原的葡萄糖以及多种细胞生长因子和贴附因子，而且不同种类要求又有变化。 二、动物细胞的生理特点 6、动物细胞蛋白的合成途径和修饰功能与细菌不同 场所：游离的核糖体以及粗面内质网上的核糖体，前者合成的蛋白质都用于细胞质基质内，后者上合成的蛋白质是分泌性的和膜中的整合蛋白，多数为糖蛋白。 蛋白质上的糖链有的在内质网上加接，有的在高尔基体中加接。其中内质网中加接的是N-链寡糖，在高尔基体内加接的是O-链寡糖。 第三节 生产用动物细胞的要求和获得 一、生产用动物细胞的要求 二、生产动物细胞的获得 三、常用生产用动