動物細胞培養(yǎng)技術研究開發(fā)和工業(yè)化

動物細胞株（雜交瘤細胞、CHO細胞、昆蟲細胞等）大規(guī)模培養(yǎng)技術及其生物反應器工程可廣泛應用于抗體、基因重組蛋白質(zhì)藥物、病毒疫苗等生物技術產(chǎn)品的研究開發(fā)和工業(yè)化，長期以來得到國家重大科技攻關計劃、863計劃等的大力支持，擁有一支精干的研究開發(fā)團隊和一系列現(xiàn)代化設備儀器，建立了由無血清懸浮培養(yǎng)技術、培養(yǎng)過程及生物反應器設計放大與強化技術、大規(guī)模高密度流加和連續(xù)灌注培養(yǎng)技術、培養(yǎng)過程計算機實時監(jiān)測與控制技術、病毒類產(chǎn)品大規(guī)模技術等核心技術組成的大規(guī)模動物細胞培養(yǎng)技術及其生物反應器工程平臺。
1、動物細胞無血清懸浮培養(yǎng)技術

研制開發(fā)了多種適合于雜交瘤細胞、rCHO細胞、昆蟲細胞大規(guī)模懸浮培養(yǎng)過程的無血清/無蛋白培養(yǎng)基組成，成分明確，且細胞生長和產(chǎn)物表達水平與有血清培養(yǎng)基相當，成本比國外同類產(chǎn)品降低30%以上，其技術特點在于不僅能促進細胞生長、防止細胞損傷，而且還能支持細胞在大規(guī)模生物反應器中實現(xiàn)高密度培養(yǎng)，并有利于泡沫控制。

2、動物細胞培養(yǎng)過程及生物反應器設計放大與強化技術

與幾何放大、因次放大等經(jīng)驗放大方法不同的是，本平臺所擁有的動物細胞培養(yǎng)過程及生物反應器放大與強化技術是根據(jù)動物細胞大規(guī)模高密度培養(yǎng)過程的特點，在氣液傳質(zhì)和流體力學等理論的指導下，在認識細胞與流體剪切力、細胞株與氣泡相互作用機理的基礎上，其核心是采用機械攪拌和直接通氣鼓泡強化氣液傳質(zhì)能力和流體混合條件，以使培養(yǎng)過程和生物反應器能支持108cell/ml以上細胞密度生長的能力，同時能有效消除流體剪切和氣泡對細胞的損傷與破損作用，實現(xiàn)放大過程中強化供氧混合與防止細胞破損的統(tǒng)一，使大規(guī)模細胞培養(yǎng)過程及其生物反應器能夠重復實驗規(guī)模的試驗結果，從而為動物細胞表達產(chǎn)品的工業(yè)化提供寬廣的放大與強化空間。同時，本平臺也已具備100升以上規(guī)模高密度動物細胞培養(yǎng)過程及其各類生物反應器系統(tǒng)的研究設計和開發(fā)能力。

3、動物細胞大規(guī)模高密度流加和連續(xù)灌注培養(yǎng)技術

與已往連續(xù)流加和灌注培養(yǎng)技術不同的是，本平臺所建立的動物細胞高密度連續(xù)流加和灌注培養(yǎng)技術的特點是通過調(diào)控細胞的生理狀態(tài)和代謝網(wǎng)絡，設計優(yōu)化的培養(yǎng)基營養(yǎng)組成和流加、灌注技術，從而提高營養(yǎng)物代謝和能量利用率，降低有毒副產(chǎn)物生成，有效解決營養(yǎng)物耗竭和有毒副產(chǎn)物積累的矛盾，這樣可在相同培養(yǎng)基流加或灌注速率的條件下細胞密度可比現(xiàn)有流加或灌注培養(yǎng)技術提高四至五倍，上清夜中目標產(chǎn)物濃度可比傳統(tǒng)批式（Batch）培養(yǎng)提高六至十倍以上，過程產(chǎn)率和生物反應器能力則可同時提高數(shù)十倍，從而顯著提高細胞培養(yǎng)過程的經(jīng)濟性，*改變傳統(tǒng)灌注培養(yǎng)方式只提高產(chǎn)量不提高經(jīng)濟性的缺陷。

4、病毒類產(chǎn)品大規(guī)模技術

在病毒類產(chǎn)品工業(yè)化過程開發(fā)方面，現(xiàn)已建立起集生物反應器、微載體和動物細胞（Vero、BHK等）大規(guī)模培養(yǎng)技術為一體的人畜用病毒疫苗工業(yè)化技術，和以293細胞無血清懸浮培養(yǎng)技術為核心的病毒載體技術，不僅為病毒類產(chǎn)品的工業(yè)化解決了規(guī)模問題，*改變了傳統(tǒng)手工式和經(jīng)驗式的滾瓶方式，而且通過研究和優(yōu)化細胞生理狀態(tài)與病毒感染復制的關系，顯著提升工業(yè)化過程的經(jīng)濟性。在50L生物反應器中批式培養(yǎng)上述細胞，其密度可達3×106cells/mL以上，灌注培養(yǎng)細胞密度可達1×107cells/mL以上，病毒滴度比傳統(tǒng)滾瓶工藝提高2至3個單位（相當于濃度單位2至3個數(shù)量級）。目前已能結合具體病毒類產(chǎn)品進行工業(yè)化過程的開發(fā)和優(yōu)化。

5、培養(yǎng)過程計算機實時監(jiān)測與控制技術

傳統(tǒng)動物細胞培養(yǎng)過程及其生物反應器能夠進行實時監(jiān)測和控制的參數(shù)只有溫度、攪拌轉速、溶解氧濃度（DO）和pH值等物理環(huán)境參數(shù)，而與細胞生理狀態(tài)和代謝活性相關的生理生化參數(shù)卻一概不能進行實時檢測和控制，與此不同的是本平臺所建立的計算機實時監(jiān)測與控制技術，是利用OUR（細胞耗氧速率）與細胞生長動力學、代謝動力學參數(shù)間的關系，通過計算機在線檢測培養(yǎng)過程中OUR的變化，以監(jiān)測和控制培養(yǎng)過程中的細胞密度、細胞代謝活性、細胞生長速率、營養(yǎng)物代謝途徑和目標產(chǎn)物表達等生理生化關鍵參數(shù)，從而為動物細胞株工業(yè)化培養(yǎng)過程的自動在線監(jiān)測和控制奠定了基礎。