動物細胞培養中使用的載體-生物學圖像顯微鏡
哺乳動物細胞
當蛋白質產品必須具有絕對的真實性時(即生物加工的蛋白質
產品和天然提取的產品完全一樣)，我們選擇哺乳動物細胞培養。
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
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，培養的細胞進行的翻譯后修飾可能和這
些細胞在動物體內時不一樣。但是對于生物反應器的加工過程來說
，哺乳動物細胞的組織培養將盡可能提供類似于天然產物的產品。
哺乳動物細胞培養系統的另一個優點是大多數具有商業價值的蛋白
質都很容易被細胞排泄出來。
緩慢的生長、昂貴的培養基以及較低的蛋白質表達水平，這些
都使得哺乳動物細胞的組織培養非常昂貴。但是基于哺乳動物細胞
培養的加工過程仍然是非常昂貴的。
目前已經利用了幾種作為宿主的細胞系來生產重組蛋白質(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的，它們能夠像細菌一樣連續不停地
分裂。連續細胞系是轉化細胞。癌細胞也是轉化細胞(即失去抑制
細胞復制的能力)。由于在理論上存在著刺激癌細胞形成的物質可
能被摻人目標產物中的可能，因此產品的純化過程必須極為小心謹
慎。除掉產品中的核酸是尤為重要的。此外，應用轉化細胞時需要
謹慎，以確保工人的安全。 ．
另外，通常在哺乳動物細胞培養中使用的載體來自于靈長類的
病毒。這種載體可能回復成對人類致病的形式，這是一個令人擔心
的問題。
大多數載體都不能在普通的宿主細胞中實現目標蛋白的高水平
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)。
可能需要花費6個月的時間才能使一種CHO細胞系達到穩定的高水平
的表達。當利用雜交瘤細胞生產單克隆抗體時，通常比較容易獲得
較高的效價(或產物濃度)。
任何系統的放大生產都可能改變蛋白質產品的質量，這個問題
對動物細胞培養尤其重要。這種問題部分歸因于下列事實：即采用
動物細胞培養主要是因為蛋白質產品的真實可靠性是重點的考慮因
素。由于培養條件(剪切力、葡萄糖、氨基糖、DO等)隨放大而改變
，細胞對蛋白質的加工效率可能發生變化，改變了翻譯后加工的水
平。此外，已經表明蛋白質質量可能隨其在間歇培養液中的收獲時
間而變化。這種變化可能是因為胞內加工機器的改變，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)。過量的蛋白質生產也可
能使胞內蛋白質加工細胞器(即內質網和高爾基體)的加工能力達到
飽和，產生了加工不完全的蛋白質。這些問題能對加工生產的策略
產生重大影響。一家著名的公司曾被迫提前24h收獲產品，以便將
專門針對該產品的唾液酸與蛋白質的比率維持在較低的水平。提早
收獲導致蛋白質濃度損失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水平或提高蛋
白質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
。重新設計培養基可能也是有用的。可以添加抑制不需要的胞外酶
活性的化學物，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。一種技術上的解決方案是：一旦產品生成，就將其從培養基
中移走。例如，可以應用整合了產品捕獲步驟的灌注系統。
