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動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)技術(shù)研究開發(fā)和工業(yè)化

動(dòng)物細(xì)胞株（雜交瘤細(xì)胞、CHO細(xì)胞、昆蟲細(xì)胞等）大規(guī)模培養(yǎng)技術(shù)及其生物反應(yīng)器工程可廣泛應(yīng)用于抗體、基因重組蛋白質(zhì)藥物、病毒疫苗等生物技術(shù)產(chǎn)品的研究開發(fā)和工業(yè)化，長(zhǎng)期以來得到國(guó)家重大科技攻關(guān)計(jì)劃、863計(jì)劃等的大力支持，擁有一支精干的研究開發(fā)團(tuán)隊(duì)和一系列現(xiàn)代化設(shè)備儀器，建立了由無血清懸浮培養(yǎng)技術(shù)、培養(yǎng)過程及生物反應(yīng)器設(shè)計(jì)放大與強(qiáng)化技術(shù)、大規(guī)模高密度流加和連續(xù)灌注培養(yǎng)技術(shù)、培養(yǎng)過程計(jì)算機(jī)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)與控制技術(shù)、病毒類產(chǎn)品大規(guī)模技術(shù)等核心技術(shù)組成的大規(guī)模動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)技術(shù)及其生物反應(yīng)器工程平臺(tái)。
1、動(dòng)物細(xì)胞無血清懸浮培養(yǎng)技術(shù)

研制開發(fā)了多種適合于雜交瘤細(xì)胞、rCHO細(xì)胞、昆蟲細(xì)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(xì)胞生長(zhǎng)和產(chǎn)物表達(dá)水平與有血清培養(yǎng)基相當(dāng)，成本比國(guó)外同類產(chǎn)品降低30%以上，其技術(shù)特點(diǎn)在于不僅能促進(jìn)細(xì)胞生長(zhǎng)、防止細(xì)胞損傷，而且還能支持細(xì)胞在大規(guī)模生物反應(yīng)器中實(shí)現(xiàn)高密度培養(yǎng)，并有利于泡沫控制。

2、動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)過程及生物反應(yīng)器設(shè)計(jì)放大與強(qiáng)化技術(shù)

與幾何放大、因次放大等經(jīng)驗(yàn)放大方法不同的是，本平臺(tái)所擁有的動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)過程及生物反應(yīng)器放大與強(qiáng)化技術(shù)是根據(jù)動(dòng)物細(xì)胞大規(guī)模高密度培養(yǎng)過程的特點(diǎn)，在氣液傳質(zhì)和流體力學(xué)等理論的指導(dǎo)下，在認(rèn)識(shí)細(xì)胞與流體剪切力、細(xì)胞株與氣泡相互作用機(jī)理的基礎(chǔ)上，其核心是采用機(jī)械攪拌和直接通氣鼓泡強(qiáng)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(yīng)器能支持108cell/ml以上細(xì)胞密度生長(zhǎng)的能力，同時(shí)能有效消除流體剪切和氣泡對(duì)細(xì)胞的損傷與破損作用，實(shí)現(xiàn)放大過程中強(qiáng)化供氧混合與防止細(xì)胞破損的統(tǒng)一，使大規(guī)模細(xì)胞培養(yǎng)過程及其生物反應(yīng)器能夠重復(fù)實(shí)驗(yàn)規(guī)模的試驗(yàn)結(jié)果，從而為動(dòng)物細(xì)胞表達(dá)產(chǎn)品的工業(yè)化提供寬廣的放大與強(qiáng)化空間。同時(shí)，本平臺(tái)也已具備100升以上規(guī)模高密度動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)過程及其各類生物反應(yīng)器系統(tǒng)的研究設(shè)計(jì)和開發(fā)能力。

3、動(dòng)物細(xì)胞大規(guī)模高密度流加和連續(xù)灌注培養(yǎng)技術(shù)

與已往連續(xù)流加和灌注培養(yǎng)技術(shù)不同的是，本平臺(tái)所建立的動(dòng)物細(xì)胞高密度連續(xù)流加和灌注培養(yǎng)技術(shù)的特點(diǎn)是通過調(diào)控細(xì)胞的生理狀態(tài)和代謝網(wǎng)絡(luò)，設(shè)計(jì)優(yōu)化的培養(yǎng)基營(yíng)養(yǎng)組成和流加、灌注技術(shù)，從而提高營(yíng)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(yíng)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(xì)胞密度可比現(xiàn)有流加或灌注培養(yǎng)技術(shù)提高四至五倍，上清夜中目標(biāo)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(yīng)器能力則可同時(shí)提高數(shù)十倍，從而顯著提高細(xì)胞培養(yǎng)過程的經(jīng)濟(jì)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(jì)性的缺陷。

4、病毒類產(chǎn)品大規(guī)模技術(shù)

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(yīng)器、微載體和動(dòng)物細(xì)胞（Vero、BHK等）大規(guī)模培養(yǎng)技術(shù)為一體的人畜用病毒疫苗工業(yè)化技術(shù)，和以293細(xì)胞無血清懸浮培養(yǎng)技術(shù)為核心的病毒載體技術(shù)，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(yàn)式的滾瓶方式，而且通過研究和優(yōu)化細(xì)胞生理狀態(tài)與病毒感染復(fù)制的關(guān)系，顯著提升工業(yè)化過程的經(jīng)濟(jì)性。在50L生物反應(yīng)器中批式培養(yǎng)上述細(xì)胞，其密度可達(dá)3×106cells/mL以上，灌注培養(yǎng)細(xì)胞密度可達(dá)1×107cells/mL以上，病毒滴度比傳統(tǒng)滾瓶工藝提高2至3個(gè)單位（相當(dāng)于濃度單位2至3個(gè)數(shù)量級(jí)）。目前已能結(jié)合具體病毒類產(chǎn)品進(jìn)行工業(yè)化過程的開發(fā)和優(yōu)化。

5、培養(yǎng)過程計(jì)算機(jī)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)與控制技術(shù)

傳統(tǒng)動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)過程及其生物反應(yīng)器能夠進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和控制的參數(shù)只有溫度、攪拌轉(zhuǎn)速、溶解氧濃度（DO）和pH值等物理環(huán)境參數(shù)，而與細(xì)胞生理狀態(tài)和代謝活性相關(guān)的生理生化參數(shù)卻一概不能進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測(cè)和控制，與此不同的是本平臺(tái)所建立的計(jì)算機(jī)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)與控制技術(shù)，是利用OUR（細(xì)胞耗氧速率）與細(xì)胞生長(zhǎng)動(dòng)力學(xué)、代謝動(dòng)力學(xué)參數(shù)間的關(guān)系，通過計(jì)算機(jī)在線檢測(cè)培養(yǎng)過程中OUR的變化，以監(jiān)測(cè)和控制培養(yǎng)過程中的細(xì)胞密度、細(xì)胞代謝活性、細(xì)胞生長(zhǎng)速率、營(yíng)養(yǎng)物代謝途徑和目標(biāo)產(chǎn)物表達(dá)等生理生化關(guān)鍵參數(shù)，從而為動(dòng)物細(xì)胞株工業(yè)化培養(yǎng)過程的自動(dòng)在線監(jiān)測(cè)和控制奠定了基礎(chǔ)。