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摘要：随着社会科学技术的发展进步，越来越多的新技术经实验认证后开始造福人类，细胞培养技术经过漫长的实验室研究过程，已经逐步完善，近几年来开始应用于生物制药领域中。定向的细胞培养可以致力于疫苗生产、抗体培养等生物制药工程，细胞培养技术在生物制药领域的应用和发展是不可估量的。基于此，本文简要探讨了细胞培养及其在生物制药领域的应用。
关键词：细胞培养；生物制药；应用
引言
由于细胞培养技术是在体外对细胞进行定向培养，这样对于细胞的形态和活动观察更为直观，同时可以进行不同环境的细胞培养，分析环境对于细胞的影响，这样可以进一步分析人类各种病症的产生原因及治疗方法。通过细胞培养技术可以定向改良细胞特性，这对于生物制药领域来说是有着重要意义的。下文简要介绍了细胞培养技术在生物制药领域的应用：
1、再生组织的创造
通过细胞培养技术，可以模拟人体生长环境，培养出与人体相符的组织，三维细胞培养系统再生出软骨、骨、半月板等骨组织。该系统常在细胞外基质领域运用干细胞研究干细胞发育潜力；在聚合物生长支架领域运用软骨细胞研究细胞分化；在复合组织培育领域运用软骨细胞和上皮细胞研究组织间相互作用；在模拟生物支架领域运用成骨细胞研究生物材料研究；在生物学领域利用成骨细胞和内皮细胞研究骨血管化。这一发现为各个领域在体外培养骨及软骨提供依据。
2、细胞培养与神经系统疾病
细胞培养技术在神经系统领域也有涉及，近来有实验培植单一神经元成为多细胞聚集体、海马体活标本切片后测试神经元电势、神经干细胞培养治疗老年痴呆症、帕金森病等。在药物测试中运用神经元细胞聚集体进行毒理实验；在和生物材料的接触效应中运用神经元研究生物材料的體内可降解性；在生长支架中运用神经元和基质研究再生过程；在信号识别中运用神经干细胞研究组织整合；在微环境中运用干细胞研究干细胞分化潜力。这一发现为治疗精神疾病及神经系统研究提供宝贵依据。
3、疫苗生产
疫苗免疫是最有效的预防感染性疾病的措施之一。疫苗免疫是指利用病毒性制剂、细菌性制剂及类毒素等人工主动免疫制剂，通过作用于机体的免疫防御系统起到免疫应答作用。传统的流感疫苗生产多采用鸡胚培养，但当面临高致病性流感全球大流行、微生物感染、内毒素残余量多等问题时，传统的鸡胚生产方法可能难以满足疫苗市场的需求。随着细胞培养技术的完善及其优点的体现积极推进使用细胞培养技术替代鸡胚培养技术生产流感疫苗，未来将会越来越多依靠细胞培养技术获得理想的疫苗。通过哺乳动物细胞培养的病毒疫苗特别适合于工业的发展，应用微载体大规模培养细胞生产流感疫苗，使得流感病毒适应传代细胞（如VERO细胞），该细胞不仅培养条件要求不高而且遗传性状稳定，对多种病毒的感染敏感，如利用生物反应器大规模进行病毒繁殖，可实现流感疫苗的规模化生产。MDCK细胞系是被公认为最适于生产甲、乙型流感病毒疫苗的细胞系，对流感病毒增殖快、感染效率高，且不易变异。其中典型代表，如巴斯德公司利用1000L反应器微载体培养Vero细胞生产人用狂犬病疫苗和脊髓灰质炎疫苗。由此可见，利用细胞培养疫苗已成为目前疫苗研制的重要应用方向。
4、单克隆抗体制备
单克隆抗体是由单一B淋巴细胞克隆产生的高度均一、仅针对某一特定抗原表位的抗体。研究帕金森病中的发病机制，制备抗HB单克隆抗体，由重组人HB作为抗原免疫小鼠，并将其细胞融合及细胞培养制备成杂交瘤，经过筛选获得抗人HB单克隆抗体杂交瘤株，体内诱生法制备腹水经过酶联免疫吸附试验等方法进而获得特异性抗HB单克隆抗体。科研人员制备乙型脑炎病毒的单克隆抗体通过动物免疫、细胞融合、克隆和筛选等方法，应用ELISA等免疫学方法进行特异性和亚型的鉴定，为快速检测方法的建立奠定了基础。
5、药物筛选
药物筛选是通过生物活性和药理作用检测来筛选出高性能的新药或者先导化合物，同时根据检测结果和相关数据来论证此物质的医学价值，进而判定其药用前景，在新药的研制过程中是比较关键的。体外二维和应用球状聚集体、细胞片层、脱细胞基质进行三维培养肝细胞的具体技术是进行药物毒性检测的重要途径。国外生物学家建立了一种长时间的三维肝细胞共培养体系，比单层培养肝细胞能更好地检测体内药物导致的毒性。细胞水平的药物筛选更接近人体生理状态，外界环境干扰少，准确率高，是细胞水平药物筛选模型的核心技术高内涵筛选。高内涵筛选（high content screening，HCS）主要在微阵列多孔板上完成，通过在微孔板上进行细胞培养，施加药物刺激进行实验操作和数据的采集和分析。HCS技术可完成各种对于细胞生理现象本质的研究，Talyor等提出高内涵概念，HCS模型主要建立在细胞水平，通过观察样品对固定或动态细胞的多个功能的作用，涉及各种不同的靶点，从多个角度分析样品的作用，最终确定样品的活性和可能的毒性。近年来发展起来的微流控芯片技术有可能成为细胞水平药物筛选的理想选择，它可以将细胞种植、培养、标记、加药、梯度稀释等操作通过微通道网络流体控制技术集成到一张芯片完成，保持了细胞结构的完整性，可全面记录细胞对药物刺激的各种反应。
6、细胞培养技术与肿瘤医学
（1）抗肿瘤治疗
肿瘤是人类的一大顽疾，伴随医学研究技术的不断进步，抗肿瘤药物已经屡见不鲜，不断更新，化疗仍是治疗肿瘤的重要手段，在抗癌药物的研发过程中药物筛选极其重要。而体外细胞培养技术可以高度模仿肿瘤细胞的生长状态，可以提供肿瘤细胞与体内相似的酸碱度、营养物质、生长因子等内环境，还可以充分展示细胞-细胞、细胞-基质间的相互作用，有利于抗癌药物药效的测定。研究者在观察三维多细胞肿块球形体药透时，发现细胞外基质蛋白可以有效抵挡药物渗透，这就导致肿瘤的耐药性较强，不利于药物治疗。通过细胞培养技术，可以改善细胞外基质蛋白的抗药性，让其敏感度降低，药物能有效渗透入肿瘤细胞中，扼制肿瘤细胞，避免肿瘤细胞群扩大，细胞培养技术在抗肿瘤治疗领域，较好的弥补了传统的药物治疗，成为抗肿瘤治疗的关键。
（2）肿瘤耐药机制研究
在肿瘤的治疗中，经常遇到的棘手问题就是肿瘤细胞对药物有较强的抗性，例如乳腺癌干细胞会对乳腺癌的发生、转移等产生较大影响。通过模拟肿瘤微环境，可更好地对乳腺癌干细胞增殖与分化情况进行分析。将普通二维培养细胞与卵巢癌肿瘤干细胞对比，探讨符合体内环境的三维培养条件，研究肿瘤生长、耐药等影响因素及机制。结果表明，与二维培养细胞相比，三维培养卵巢癌HO8910细胞系中CD44+CD117+CSCs表现出明显的耐药性，表明BME基质胶三维培养模型可作为靶向治疗肿瘤与细胞药物筛选的理想体外模型。
（3）肿瘤血管形成
肿瘤的生长利于血管新生，利用肿瘤血管生成的研究可以观察肿瘤组织内微血管的形态与功能，阐明肿瘤诱发血管新生的机制及血管生成与肿瘤发生、发展的关系。已经研究证实血管组织再生需要细胞、细胞外基质、信号系统共同参与完成。
结语
综上所述，细胞培养技术通过体外细胞培养，改良细胞生长环境，定向培养人们需要的细胞特性，这样可以提升药物的作用效果，对于病症的治疗可以起到显著的作用。随着细胞培养技术的不断发展和完善，未来会有更多的生物细胞技术和药物用于生物医学中，解决人类的疑难病症。
参考文献
[1]李智.细胞培养核心技术发展近况.科技世界，2014，（15）.
[2]曹大红.病毒类疫苗生产过程中的动物细胞培养及其技术发展.中国科技纵横，2015（21）.
[3]李一峰，谢波，惠觅宙.流感病毒及其疫苗传代细胞制备研究进展.生物学杂志，2012，29（2）：59～64.
[4]李旭颖，李昕，李旭冉，杨巍巍，于兰，王鹏，于顺.抗人血红蛋白单克隆抗体的制备及鉴定.首都医科大学学报，2015，36（5）.
（作者单位：康希诺生物股份公司）
关键词：细胞培养；生物制药；应用
引言
由于细胞培养技术是在体外对细胞进行定向培养，这样对于细胞的形态和活动观察更为直观，同时可以进行不同环境的细胞培养，分析环境对于细胞的影响，这样可以进一步分析人类各种病症的产生原因及治疗方法。通过细胞培养技术可以定向改良细胞特性，这对于生物制药领域来说是有着重要意义的。下文简要介绍了细胞培养技术在生物制药领域的应用：
1、再生组织的创造
通过细胞培养技术，可以模拟人体生长环境，培养出与人体相符的组织，三维细胞培养系统再生出软骨、骨、半月板等骨组织。该系统常在细胞外基质领域运用干细胞研究干细胞发育潜力；在聚合物生长支架领域运用软骨细胞研究细胞分化；在复合组织培育领域运用软骨细胞和上皮细胞研究组织间相互作用；在模拟生物支架领域运用成骨细胞研究生物材料研究；在生物学领域利用成骨细胞和内皮细胞研究骨血管化。这一发现为各个领域在体外培养骨及软骨提供依据。
2、细胞培养与神经系统疾病
细胞培养技术在神经系统领域也有涉及，近来有实验培植单一神经元成为多细胞聚集体、海马体活标本切片后测试神经元电势、神经干细胞培养治疗老年痴呆症、帕金森病等。在药物测试中运用神经元细胞聚集体进行毒理实验；在和生物材料的接触效应中运用神经元研究生物材料的體内可降解性；在生长支架中运用神经元和基质研究再生过程；在信号识别中运用神经干细胞研究组织整合；在微环境中运用干细胞研究干细胞分化潜力。这一发现为治疗精神疾病及神经系统研究提供宝贵依据。
3、疫苗生产
疫苗免疫是最有效的预防感染性疾病的措施之一。疫苗免疫是指利用病毒性制剂、细菌性制剂及类毒素等人工主动免疫制剂，通过作用于机体的免疫防御系统起到免疫应答作用。传统的流感疫苗生产多采用鸡胚培养，但当面临高致病性流感全球大流行、微生物感染、内毒素残余量多等问题时，传统的鸡胚生产方法可能难以满足疫苗市场的需求。随着细胞培养技术的完善及其优点的体现积极推进使用细胞培养技术替代鸡胚培养技术生产流感疫苗，未来将会越来越多依靠细胞培养技术获得理想的疫苗。通过哺乳动物细胞培养的病毒疫苗特别适合于工业的发展，应用微载体大规模培养细胞生产流感疫苗，使得流感病毒适应传代细胞（如VERO细胞），该细胞不仅培养条件要求不高而且遗传性状稳定，对多种病毒的感染敏感，如利用生物反应器大规模进行病毒繁殖，可实现流感疫苗的规模化生产。MDCK细胞系是被公认为最适于生产甲、乙型流感病毒疫苗的细胞系，对流感病毒增殖快、感染效率高，且不易变异。其中典型代表，如巴斯德公司利用1000L反应器微载体培养Vero细胞生产人用狂犬病疫苗和脊髓灰质炎疫苗。由此可见，利用细胞培养疫苗已成为目前疫苗研制的重要应用方向。
4、单克隆抗体制备
单克隆抗体是由单一B淋巴细胞克隆产生的高度均一、仅针对某一特定抗原表位的抗体。研究帕金森病中的发病机制，制备抗HB单克隆抗体，由重组人HB作为抗原免疫小鼠，并将其细胞融合及细胞培养制备成杂交瘤，经过筛选获得抗人HB单克隆抗体杂交瘤株，体内诱生法制备腹水经过酶联免疫吸附试验等方法进而获得特异性抗HB单克隆抗体。科研人员制备乙型脑炎病毒的单克隆抗体通过动物免疫、细胞融合、克隆和筛选等方法，应用ELISA等免疫学方法进行特异性和亚型的鉴定，为快速检测方法的建立奠定了基础。
5、药物筛选
药物筛选是通过生物活性和药理作用检测来筛选出高性能的新药或者先导化合物，同时根据检测结果和相关数据来论证此物质的医学价值，进而判定其药用前景，在新药的研制过程中是比较关键的。体外二维和应用球状聚集体、细胞片层、脱细胞基质进行三维培养肝细胞的具体技术是进行药物毒性检测的重要途径。国外生物学家建立了一种长时间的三维肝细胞共培养体系，比单层培养肝细胞能更好地检测体内药物导致的毒性。细胞水平的药物筛选更接近人体生理状态，外界环境干扰少，准确率高，是细胞水平药物筛选模型的核心技术高内涵筛选。高内涵筛选（high content screening，HCS）主要在微阵列多孔板上完成，通过在微孔板上进行细胞培养，施加药物刺激进行实验操作和数据的采集和分析。HCS技术可完成各种对于细胞生理现象本质的研究，Talyor等提出高内涵概念，HCS模型主要建立在细胞水平，通过观察样品对固定或动态细胞的多个功能的作用，涉及各种不同的靶点，从多个角度分析样品的作用，最终确定样品的活性和可能的毒性。近年来发展起来的微流控芯片技术有可能成为细胞水平药物筛选的理想选择，它可以将细胞种植、培养、标记、加药、梯度稀释等操作通过微通道网络流体控制技术集成到一张芯片完成，保持了细胞结构的完整性，可全面记录细胞对药物刺激的各种反应。
6、细胞培养技术与肿瘤医学
（1）抗肿瘤治疗
肿瘤是人类的一大顽疾，伴随医学研究技术的不断进步，抗肿瘤药物已经屡见不鲜，不断更新，化疗仍是治疗肿瘤的重要手段，在抗癌药物的研发过程中药物筛选极其重要。而体外细胞培养技术可以高度模仿肿瘤细胞的生长状态，可以提供肿瘤细胞与体内相似的酸碱度、营养物质、生长因子等内环境，还可以充分展示细胞-细胞、细胞-基质间的相互作用，有利于抗癌药物药效的测定。研究者在观察三维多细胞肿块球形体药透时，发现细胞外基质蛋白可以有效抵挡药物渗透，这就导致肿瘤的耐药性较强，不利于药物治疗。通过细胞培养技术，可以改善细胞外基质蛋白的抗药性，让其敏感度降低，药物能有效渗透入肿瘤细胞中，扼制肿瘤细胞，避免肿瘤细胞群扩大，细胞培养技术在抗肿瘤治疗领域，较好的弥补了传统的药物治疗，成为抗肿瘤治疗的关键。
（2）肿瘤耐药机制研究
在肿瘤的治疗中，经常遇到的棘手问题就是肿瘤细胞对药物有较强的抗性，例如乳腺癌干细胞会对乳腺癌的发生、转移等产生较大影响。通过模拟肿瘤微环境，可更好地对乳腺癌干细胞增殖与分化情况进行分析。将普通二维培养细胞与卵巢癌肿瘤干细胞对比，探讨符合体内环境的三维培养条件，研究肿瘤生长、耐药等影响因素及机制。结果表明，与二维培养细胞相比，三维培养卵巢癌HO8910细胞系中CD44+CD117+CSCs表现出明显的耐药性，表明BME基质胶三维培养模型可作为靶向治疗肿瘤与细胞药物筛选的理想体外模型。
（3）肿瘤血管形成
肿瘤的生长利于血管新生，利用肿瘤血管生成的研究可以观察肿瘤组织内微血管的形态与功能，阐明肿瘤诱发血管新生的机制及血管生成与肿瘤发生、发展的关系。已经研究证实血管组织再生需要细胞、细胞外基质、信号系统共同参与完成。
结语
综上所述，细胞培养技术通过体外细胞培养，改良细胞生长环境，定向培养人们需要的细胞特性，这样可以提升药物的作用效果，对于病症的治疗可以起到显著的作用。随着细胞培养技术的不断发展和完善，未来会有更多的生物细胞技术和药物用于生物医学中，解决人类的疑难病症。
参考文献
[1]李智.细胞培养核心技术发展近况.科技世界，2014，（15）.
[2]曹大红.病毒类疫苗生产过程中的动物细胞培养及其技术发展.中国科技纵横，2015（21）.
[3]李一峰，谢波，惠觅宙.流感病毒及其疫苗传代细胞制备研究进展.生物学杂志，2012，29（2）：59～64.
[4]李旭颖，李昕，李旭冉，杨巍巍，于兰，王鹏，于顺.抗人血红蛋白单克隆抗体的制备及鉴定.首都医科大学学报，2015，36（5）.
（作者单位：康希诺生物股份公司）