生物反應器在生物制藥中的應用及前景
利用生物反應器懸浮培養細胞生產(chǎn)抗體抗原等產(chǎn)物是生物制品的核心技術(shù)，結合篩選馴化的高表達細胞株和精細化工藝控制培養過(guò)程，從而提高生產(chǎn)效率、產(chǎn)品質(zhì)量和降低成本，但目前國內生物反應器在大規模應用上仍處于起步階段，隨著(zhù)現代生物技術(shù)發(fā)展，利用生物反應器進(jìn)行生物制品生產(chǎn)是行業(yè)發(fā)展的必然趨勢。
1、生物反應器在生物制藥中的應用及現狀
1962年，Capstick等對BHK21細胞馴化實(shí)現懸浮培養，并應用于獸用疫苗生產(chǎn)。1967年，VanWezel開(kāi)發(fā)了微載體并實(shí)現了生物反應器中培養貼壁細胞。生物反應器中懸浮培養和載體培養標志著(zhù)細胞大規模培養的開(kāi)始。20世紀80年代后，CHO細胞實(shí)現懸浮培養，治療性抗體生產(chǎn)技術(shù)的發(fā)展極大的推動(dòng)著(zhù)生物反應器在生物制藥行業(yè)的應用，到20世紀末已進(jìn)入萬(wàn)升規模。
21世紀初，隨著(zhù)流加培養、灌流培養、基因工程等技術(shù)的發(fā)展，作為大規模培養主要設備的生物反應器規模也趨向大型化和自動(dòng)化。當前生物制藥的主流技術(shù)是在大型機械攪拌式反應器中，用無(wú)血清培養基和灌流工藝懸浮培養細胞進(jìn)行生產(chǎn)。
6大類(lèi)生物技術(shù)藥中，5類(lèi)是經(jīng)哺乳動(dòng)物細胞表達生產(chǎn)的�，F代基因工程技術(shù)及生物反應器工藝的發(fā)展，促進(jìn)細胞培養制藥的快速發(fā)展。國際知名廠(chǎng)家紛紛進(jìn)行細胞改造篩選，發(fā)展自己的細胞培養平臺。反觀(guān)國內，人用和獸用疫苗企業(yè)超過(guò)120家，應用生物反應器進(jìn)行生產(chǎn)的大多還是小規模的試驗階段，與國外萬(wàn)升級規模相比還較大的差距。
2、生物反應器懸浮培養關(guān)鍵技術(shù)
生物反應器懸浮培養主要包括高表達細胞株的改造、個(gè)性化培養基的定制、生產(chǎn)工藝的改進(jìn)、生物反應器及配套設施的優(yōu)化等四個(gè)方面。
細胞的馴化
為了提高生物制品的產(chǎn)率和安全有效性，篩選高表達量的宿主細胞意義重大。
為實(shí)現馴化穩定，通常有高密度細胞培養向低密度細胞培養，由高濃度血清培養逐漸向降低血清濃度培養。因細胞損傷后很難修復，所以馴化活力應保持在90%以上。細胞的增殖能力直接影響產(chǎn)能，馴化時(shí)應保持對其增殖能力測定。馴化時(shí)還應該對其表達分泌能力進(jìn)行測定，避免馴化后的細胞表達特性發(fā)生變化。在篩選馴化過(guò)程中應及時(shí)選擇細胞狀態(tài)好的細胞進(jìn)行凍存保種。
培養基的個(gè)性化定制
大規模培養技術(shù)中，維持高密度甚至無(wú)血清生長(cháng)，細胞培養基的營(yíng)養含量對細胞增殖和維持至關(guān)重要，不同細胞需要提高目標生物制品的穩定性、表達量均需要個(gè)性化培養基的支持，個(gè)性化培養基在國外生物制品生產(chǎn)已被普遍采用。
懸浮培養
懸浮培養過(guò)程是生產(chǎn)工藝的開(kāi)發(fā)和過(guò)程的優(yōu)化。
選擇合適的工藝后，過(guò)程控制成為關(guān)鍵。為了保持最優(yōu)環(huán)境中培養細胞，需要利用在線(xiàn)監控功能控制各種運行參數。南京安曼科技提供適合于多種培養方式的生物反應器及配套的精細化自控工藝，具有精度高、穩定性好等特點(diǎn)。
動(dòng)物細胞對溫度敏感，需要采用合適的加熱或冷卻方式控制培養溫度在35-37℃，避免細胞受到損傷。動(dòng)物細胞適宜的PH生長(cháng)范圍一般在6.8-7.3之間，低于6.8或高于7.3都可能對細胞生長(cháng)產(chǎn)生不利影響。
溶氧控制同樣重要，其范圍通常為20-60%的空氣飽和度，應該注意通氣量，避免氣泡的破裂對細胞造成損傷，同時(shí)通氣量會(huì )影響PH值，需要綜合考慮。
培養過(guò)程中還要注意滲透壓，大多數動(dòng)物細胞適宜的滲透壓范圍是280-320mosm/kg H 2O左右，加堿控制PH值時(shí)要注意監測。
此外，還要進(jìn)行流加方式、灌流速率及代謝產(chǎn)物的控制等，在整個(gè)工藝優(yōu)化過(guò)程中，各個(gè)參數不是單一運行，且相互影響，需要進(jìn)行全面控制。
生物反應器選擇
我們應該根據細胞生產(chǎn)方式不同選擇合適的生物反應器，并配備特定的攪拌槳葉。另外，反應器規模能否放大是選擇反應器的一個(gè)重要前提，放大主要通過(guò)增大體積或者增加數量。增大體積可以節約配套和人員成本，增加數量雖然操作靈活但成本高。選擇反應器需要考慮滿(mǎn)足生產(chǎn)工藝和產(chǎn)能，另外，接口的標準化、配件供應速度、售后服務(wù)質(zhì)量都是選型需要考慮的，以免造成生產(chǎn)延誤。南京安曼科技可以提供個(gè)性化需求定制的生物反應器，全面滿(mǎn)足客戶(hù)從小試、中試到規�；a(chǎn)全方位需求。
3、生物反應器產(chǎn)業(yè)化前景
應該認識到，快速實(shí)現生物反應器大規模培養在生物制藥中只是搭建一個(gè)升級的工藝平臺，而不是最終目的，行業(yè)和企業(yè)發(fā)展的真正動(dòng)力是新藥、新工藝及配套技術(shù)創(chuàng )新。例如，無(wú)血清技術(shù)開(kāi)發(fā)，利用合適的培養基和細胞構建馴化實(shí)現貼壁細胞的懸浮培養，新宿主細胞表達品種開(kāi)發(fā)，利用基因工程技術(shù)開(kāi)發(fā)新抗體品種，以及生物制品相關(guān)關(guān)鍵技術(shù)和產(chǎn)品的國產(chǎn)化。
生物反應器懸浮培養在生物制藥行業(yè)生產(chǎn)中的升級換代是未來(lái)幾年行業(yè)重點(diǎn)，這個(gè)過(guò)程應重視成熟技術(shù)、成功率，以減少和避免時(shí)間、資金、人力等資源的浪費，減少機會(huì )成本，搶占市場(chǎng)先機。生物反應器懸浮培養的升級將導致行業(yè)整合與重組，生物制藥將出現明顯的集約化趨勢，有實(shí)力的企業(yè)將不斷以創(chuàng )新藥、新技術(shù)新工藝研發(fā)為基礎和核心競爭力，同時(shí)借助資金實(shí)力整合制造和營(yíng)銷(xiāo)體系，成為行業(yè)龍頭。
