哺乳動物細胞培養制備充足蛋白質藥物取得的進展分析

楊茜

摘 要：在目前制藥領域，利用哺乳動物細胞制備充足蛋白質藥物取得了積極進展，哺乳動物細胞制備的蛋白質藥物以其具有與天然蛋白質相似的特性而取得了重要應用。從蛋白質藥物制造技術發展來看，考慮到哺乳動物細胞培養制備的蛋白質藥物質量較高，并且制備過程難度低、制備成本不高，由此決定了哺乳動物細胞培養制備充足蛋白質藥物將在未來的制藥領域取得全面發展和應用?；谶@一認識，我們應認真總結哺乳動物細胞培養制備充足蛋白質藥物取得的進展，并深入探討哺乳動物細胞培養制備充足蛋白質藥物技術的發展前景，做好哺乳動物細胞培養制備充足蛋白質藥物的研制工作。

關鍵詞：哺乳動物細胞；培養制備；充足蛋白質藥物；進展分析

1 前言

在近年生物制藥發展中，利用哺乳動物細胞培養制備充足蛋白質已經成為了重要的發展方向。研究表明，哺乳動物細胞培養制備的蛋白質，無論是在制備質量上，還是在蛋白質含量上，都達到了藥用標準，并且在性能上也與天然蛋白質較為接近?；谶@一優勢和特點，關于哺乳動物細胞制備充足蛋白質藥物的研究得到了有效開展，并取得了積極的研究效果。結合目前關于哺乳動物細胞培養制備充足蛋白質藥物的現狀，該研究在重組細胞系、重組表達載體和生物制備過程中取得了積極進展。

2 哺乳動物細胞制備充足蛋白質藥物在重組細胞系中取得的進展

COS細胞曾是進行外源基因表達研究中用途最廣的宿主，但由于其嚴重的貼壁作用，限制了大規模懸浮培養的實際應用。目前哺乳動物細胞生產重組蛋白中，常用的細胞系有CHO和HEK293兩大類細胞。CHO是目前生物工程上廣泛使用的細胞。該細胞屬于成纖維細胞，本身很少分泌內源蛋白，因此對目標蛋白分離純化工作十分有利，是表達復雜生物大分子的理想宿主。工業生產上應用較多的是CHO-K1細胞及CHO/dhfr-細胞，被廣泛地用于重組DNA蛋白的穩定表達生產。HEK293細胞是轉染腺病毒E1A基因的人腎上皮細胞系，它易于轉染，是一個很常用的表達研究外源基因的細胞株。利用瞬時基因表達方法，采用懸浮培養系統，可以快速、方便地獲得mg級蛋白。

目前還有一些哺乳動物細胞株正在進行大規模培養生產的研發中，如來源于MadIin-Darby犬腎的高分化內皮細胞株（MDCK）、紅系細胞株、以及人的胚胎干細胞等。由于不同重組細胞系表達的重組蛋白其穩定性和糖基化類型不同，需要根據目的蛋白選擇最佳的重組細胞系。

從上述研究成果來看，哺乳動物細胞制備充足蛋白質藥物在重組細胞系中取得了積極進展，其產生的影響主要表現在兩個方面：一.哺乳動物細胞系的分類越來越清晰，主要分為CHO和HEK293兩大類細胞。二.哺乳動物細胞系在培養生產中種類得到了拓展，對推動哺乳動物細胞系研究具有重要作用，滿足了哺乳動物細胞系研究需要。

3 哺乳動物細胞制備充足蛋白質藥物在重組表達載體中取得的進展

外源基因可以通過病毒載體感染或質粒載體轉染等方式進入宿主細胞。病毒載體是通過病毒包膜蛋白與宿主細胞膜的相互作用使外源基因進入到細胞內。常用的病毒載體有腺病毒、腺相關病毒、逆轉錄病毒等，近幾年桿狀病毒載體應用于哺乳動物細胞的表達也越加受到重視。

質粒載體與病毒載體不同，它是借助于物理或化學的作用導入到細胞內。人工構建的哺乳動物細胞質粒表達載體一般為穿梭載體。含有原核基因序列，便于載體在原核細胞中擴增和大量制備，另外含有能使外源基因在哺乳動物細胞中有效轉錄的啟動子和增強子元件，以及終止子和加polyA信號序列等。Invitrogen公司的pcDNA系列載體是實驗中常用的哺乳動物細胞表達載體。

外源基因能否在宿主細胞中獲得高效表達主要取決于表達載體上啟動子和增強子的強弱、二者之間的搭配、以及它們與宿主細胞類型的兼容性。目前常用表達載體的啟動子包括人巨細胞病毒早期啟動子（CMV-IE）、人延伸因子1-亞基啟動子和Rous肉瘤長末端重復序列。近年來新發現的強啟動子如人編在蛋白（ubiquitin）C基因啟動子以及一些新構建的雜合啟動子不僅具有更高的活性，而且具有更廣闊的宿主細胞范圍。

上述研究表明，不斷地篩選改造載體上的表達結構元件是優化表達載體、提高蛋白質藥物在哺乳動物細胞中表達量的不變的方向。

4 哺乳動物細胞制備充足蛋白質藥物在生物制備過程中取得的進展

哺乳動物細胞大規模培養的工業化生產過程絕大多數是在生物反應器中進行的單細胞懸浮式培養，反應罐的體積可達20噸。為了節約成本，減少動物血清對產品的污染，現在主要采用無血清培養基，目前有多家商業公司提供適用不同細胞株和不同生產工藝的無血清培養基，如UltraCulture，ProCHO，Pro293等。

考慮到制藥過程的現實需要，提高生物制備能力是保證蛋白質藥物制備取得實效的關鍵。從目前的研究過程來看，提高生物制備能力的研究成果主要表現在以下幾個方面：

4.1 培養方式可以為單細胞懸浮式培養。這樣可以減少培養基，提高培養效果，降低培養過程成本。

4.2 反應罐的體積可以達到20噸以上。現有的培養實驗將反應罐的體積設定在20噸，并取得了良好的培養效果。因此在蛋白質制備過程中，可以根據實際需要擴大反應罐的體積，滿足蛋白質制備需要。

4.3 培養中使用無血清培養基。既降低培養基成本，又減少了血清中動物成分的污染可能。

5 結束語

通過本文的分析可知，結合生物制藥的研究與發展形勢，哺乳動物細胞培養制備充足蛋白質藥物已經成為了可能，從目前的研究來看，哺乳動物細胞培養制備充足蛋白質藥物取得了積極進展，在重組細胞系、重組表達載體和生物制備過程中都取得了進展和突破。為此，我們應積極推動哺乳動物細胞培養制備充足蛋白質藥物的研究，為生物制藥發展提供有力支持。

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