制药工程进展
工业技术
动物细胞工程制药的研究进展
马瑞丽
(西北农林科技大学生命科学学院陕西杨凌712100)
摘要: 动物细胞工程制药是动物细胞技术在生物制药工业方面的应用。本文介绍了动物细胞工程制药所涉及的主要技术及其
进展，包括动物细胞融合技术、转基因动物技术和细胞大规模培养技术等，在此基础上探讨了动物细胞工程制药的发展趋势。
关键词: 动物细胞工程
中图分类号: Q Z
生物制药细胞融合转基因动物
文献标识码: A
细胞培养
文章编号: 1672一3791(2007)05(b)一0028一02
所谓动物细胞工程，是根据细胞生物
学及工程学原理，定向改变动物细胞内的
遗传物质从而获得新型生物或特种细胞产
品的一门技术。这一技术在生物制药的研
究和应用中起关键作用，目前全世界生物
技术药物中使用动物细胞工程生产的已超
过8 0% ，例如蛋白质、单克隆抗体、疫苗
等。当前动物细胞工程制药所涉及的主要
技术领域包括细胞融合技术、细胞核移植
技术、转基因动物技术和细胞大规模培养
技术等方面。本文就动物细胞工程制药所
采用的细胞种类及相关技术等进行综述。
1 生产用动物细胞
目前用于生物制药的动物细胞有4 类，
即原代细胞、二倍体细胞系、融合的或重
组的工程细胞系和转化细胞系。
1. 1 原代细胞
原代细胞是直接取自动物组织器官，
经过粉碎消化而获得的细胞悬液。动物细
胞生产生物药品的早期，一般用原代培养
的细胞来生产疫苗，如鸡胚细胞、原代兔
肾细胞、鼠肾细胞、淋巴细胞等，Ender 最
先用原代培养的猴肾组织细胞来生产脊髓
灰质炎灭活疫苗。原代细胞增殖能力有
限，需要大量动物才能增加产量，费钱费
力，限制了它的应用。
1.2 传代细胞系(conlinuous cell lines，ccL)
原代细胞经过传代筛选克隆，从多种
细胞成分中挑选并纯化出某种具有一定特
征的细胞株称为CCL。许多CCL 建立于50
年代，用它们来生产疫苗不仅可以降低实
验动物的量，并且因为所用的细胞性质均
一，通过体外大规模培养技术生产的疫苗
可以保证质量，避免了动物个体差异产生
的疫苗质量不稳定问题。但CCL 在生物学
特性上与肿瘤细胞有许多相似之处，有时
是从肿瘤细胞衍生而来，由于缺乏有效的
科学手段来排除其潜在的致瘤性，因而数
十年间未允许C CL 用于生产。70 年代以
后，大量研究工作证实了二倍体细胞的安
全性，Wl一38 是第一个生产脊髓灰质炎灭
活疫苗的二倍体细胞系。二倍体细胞系一
般从动物胚胎组织中获取，有明显的贴壁
和接触抑制特性，有正常细胞的核型，一
般可传代培养5 0 代. 且无致瘤性，现在
C C L 已被广泛用于人用治疗性药物的生
产，但仍不是理想的生产细胞系. 表1 列
出了一些常用的生产用动物细胞系。
，. 3 工程细胞系
工程细胞系是指采用基因工程技术或
细胞融合技术对宿主细胞的遗传物质进行
修饰改造或重组，获得具有稳定遗传的独
特性状的细胞系。用于构建工程细胞的动
物细胞有BHK一21、CHO一dllfr、Namalwa、 Vero、SPZ/ 0、Sf一9 等细胞系1，一2]。SPZ/ 0 一A g l 4 工程细胞系是通过融合的方法，
从抗羊红细胞活性的BA LB/ c 的小鼠脾细
胞和骨髓瘤细胞系P 3X63Ag s 融合杂交瘤
SPZ/ NL一Ag 亚克隆中分离获得，可用于
生产单克隆抗体121 。目前用重组DNA 技术 改造的C H O 细胞生产干扰素、白介素、
E P O 、单克隆抗体、诊断试剂以及其它各
种蛋白质类药品已成为国际医药市场上的
热销产品，但这些产品的生产规模普遍较
小(大多为5 一50 升的小型培养罐)15]。
1 . 4 转化细胞系
通过某个转化过程形成的，常由于染
色体断裂变成异倍体，失去正常细胞特
点，而获得无限增殖能力。转化细胞系具
有长期培养，倍增时间短，对培养条件和
生长因子等要求较低的特点，适干大规模
工业化生产。在生物制药中，可通过改造
宿主细胞特性，如延长细胞周期. 提高工
程细胞原始表达水平等来提高药物的产
量。李红艳等研究空间环境对CHO( dhf r )
细胞生长特性的影响，结果表明空间诱变
致生长减慢的细胞株有利于提高目的蛋白
的产量，为筛选优化的生物工程制药细胞
提供可能13]。目前cHo(dh fr )作为重要的
基因表达受体细咆，已成功应用于表达促
红细胞生成素( E P O) 、重组乙型肝炎疫苗
等生物制药领域卜，1。
2 动物细胞工程制药技术
2 . ， 细胞融合
细胞融合指在诱导剂或促融剂作用
下，两个或两个以上的异源细胞或原生质
体相互接触，进而发融合并形成杂种细胞
的现象。细胞融合技术作为细胞工程的核
心基础技术之一，不仅在农业、工业的应
用领域不断扩大，而且在医药领曦也取得
了开创性的研究成果，如单克隆抗体、疫
苗等生物制品的生产。在动物体细胞融合
技术的基础上Kohler G和Milstein C将能
产生特异性抗体的原代B 淋巴细胞与肿瘤
细胞进行融合，创立了单克隆抗体制备的
方法L，j 。国内外已培育出了许多具有很高
实用价值的杂交瘤细胞株系，它们能分泌
用于疾病诊断和治疗的单克隆抗体，如甲
肝病毒、抗人I g M、抗人肝癌和肺癌、抗
M一CSFR (Macro pha 罗Colony一Sti mul at一 ing Factor Receptor ，巨噬细胞集落刺激
因子受体) 胞外区的单克隆抗体等17一91。目 前单克隆抗体技术已趋成熟，许多产品已
经进人产业化的生产阶段。
此外利用细胞融合技术可以生产各种
免疫疫苗，肿瘤细胞/ 树突状细胞融合疫
苗是近年来国内外恶性肿瘤免疫治疗研究
的热点，在各种动物模型及病人身上观察
到肿瘤的消退19一川。Avi gan 等将乳腺癌或 肾癌病人的自体癌细胞与树突状细胞在含
有人粒一巨噬细胞集落刺激因子、白介
素一4 的自体血清中培养，加人聚乙二醇使
两种细胞产生融合，融合细胞疫苗能使肿
瘤消退L‘“!，显示其在肿瘤治疗方面具有良
好的应用前景。
2 . 2 转基因动物
利用转基因动物乳腺反应器生产药用
或食品蛋白是生物制药领域近年来研究的
热点之一。因为乳腺是一个外分泌器官，
乳汁不进人体内循环，不会影响到转基因
动物本身的生理反应，从转基因动物的乳
汁中获取的目的基因产物，不但产量高、
易提纯，而且表达的蛋白经过了充分的修
饰加工，具有稳定的生物活性，因此又被
称为动物乳腺生物反应器，所以用乳腺表
达人类所需蛋白基因的羊、牛等产量高的
动物就相当于一座药物工厂。20 世纪80 年
代中期，英国科学家克拉克首先在鼠的乳
腺组织高效表达了人抗胰蛋白酶因子基
因，开创了研制动物乳房生物反应器的先
河1，3一，4]‘
据美国遗传学会预测，到20 10 年，所
有基因工程药物中利用动物乳房生物反应
器生产的份额将高达9 5%。国外现已有数
十家以动物乳腺反应器为核心技术的公
司，可生产a l 一抗胰蛋白酶、人红细胞
生成素、乳铁蛋白、人血清白蛋白、人血
红蛋白及人凝血因子ix 、仙和抗凝血酶
m、血纤维蛋白原、t P A 等十余种稀有药
品，但只有为数极少的几种药用蛋白上
市。2006 年6 月，由美国Genzyme 转基因
公司研制成功的世界上第一个利用转基因
动物乳腺生物反应器生产的基因工程蛋白
药物裹重组人抗凝血酶m ( 商品名:
ATr yn 佳) 已经获准上市1’2]。
我国自19 9 8 年在国家“863”计划中
将“转基因动物乳腺生物反应器”作为重
大研究项目以来，也取得了一些较好的成
绩。1996 年研制成功的能在乳腺中表达人
凝血因子、EPO 的转基因羊. 1 998 年曾
溢滔等获得了能表达人血清白蛋白的转基
因奶牛; 2 0 0 0 年中国农业大学与北京兴绿
原生物技术中心合作，成功获得了我国首
例转有人a l 一抗胰蛋白酶基因的转基因羊
科技资讯SCIENC任& TEC日NOLOOY INFORMAT10 N 工业技术—
113 1 . 2005 年中国农业大学和北京济普霖
生物技术有限公司联合研制的人乳铁蛋白
和人乳清白蛋白转基因奶牛均获得高效表
达，含量分别达到3. 4 克/ 升和1. 5 克/ 升.
标志了我国首次获得可商业化生产的动物
孚L腺生物反应器重组人类蛋白1”一”。目前科 学家们正在加紧开展重组蛋白纯化、临床
前试验和临床试验等研究，力争早日实现
我国动物乳腺生物反应器制药技术产业化.
2 ，3 细胞核移植技术
细胞核移植技术，是指将一个动物细
胞的细胞核移植至去核的卵母细胞中，产
生与供细胞核动物的遗传成份一样的动物
的技术。科学家们已经先后在绵羊、小鼠、
牛、猪、山羊等动物上获得胚胎细胞核移
植后代，目前，体细胞克隆也在牛、山羊、
小鼠等物种上均获得了成功。
若将转基因与细胞核移植技术获得的
克隆动物工厂相结合，在生物制药方面具
有巨大的潜在应用价值。1998 年，Rohl 等
用非静息期胎儿或纤维细胞成功克隆出3
只健康、同类的携带外源标记基因的转基
因克隆〔”1。Schnieke 等1’“1用此法成功克隆 出3 只携带有人凝血因子I X 基因转染绵
羊早期胎儿成纤维细胞，以该细胞系为供
体移植到去核卵母细胞中，经过电和化学
刺激后，将卵母细胞植入假孕母绵羊体内
发育，获得这3 只绵羊，这3 只绵羊能高水
平地表达人凝血因子I X (125 林9 / ml )。
Cibel h 等10 饲样也获得3 头转基因牛。这些 研究展示了转墓因克隆动物技术的可能
性，为细胞工程制药带来了光明前景。
2 . 4 动物细胞大规模培养
动物细胞的大规模高效培养技术是生
物制药的关键技术。通过动物细胞培养生
产生物产品已成为全球生物工业的主要支
柱。目前动物细胞培养生产较多的生物制
剂是蛋白和抗体，通常采用中国仓鼠的卵
巢细胞，事先将能产生某种蛋白质药品的
基因片段与仓鼠卵巢细胞的DNA 融合. 再
在培养液中大量培养它们、最后得到所需
药品。与微生物发酵法比，虽然产量相对
较低。但设备费用节省得多，如属于小品
种、小产品类生物工程产品，可采用此法。
目前用于动物细胞体外培养的生物反
应器有机械搅拌式、气升式、中空纤维式、
回转生物反应器等。国外占主流优势的是
搅拌式生物反应器悬浮培养，为提高细胞
的产率，可采用流加或灌注培养及微载体
培养等相关技术120一川。美国Genen tech 公 司使用CHO 细胞以12 ，OOOL 搅拌式生物反 应器培养槽生产t 一P A 重组蛋白以及治疗
癌症的生物药物。美国G i b c o 公司建立的
流加悬浮培养r CHO 表达r 日Gal 系统，采
用化学修饰的无蛋白CH O 细胞培养基并增
加T C A 循环，生物反应器中活细胞密度最
高可达10，ce n / ml 。国内第四军医大学采用 SL Cel h Gen 反应器连续灌注培养杂交瘤细
胞，培养第9 天细胞密度达到s x l 06 cel ls
/ ml 以上‘22)。目前国内未见有万升级的生
物反应器用于生产的报道，同时我国有关
商品化大规模动物细胞反应器产品还处于
200 7 N0 . 14
6 C汇限尧及T〔Cf予( 比4〕0 丫INF(X闷MAT }Ot勺 空白，有待于进一步改进现有生物反应器
设计或设计新型的生物反应器。
3 发展前景
根据我国动物细胞工程制药的现状，
今后应该将重点放在以下方面:
( 1) 建立动物细胞大规模培养的技术平
台。该技术是转墓因工程药物、单克隆扰
体及疫苗等产品的关键技术，主要由以下
几个要素构成:
1 ) 高效的真核细胞表达系统。中国仓
鼠卵巢细胞( CHO) 作为宿主细胞表达的外
源蛋白最接近其天然构象，是生物制药最
为理想的表达系统，但也存在一些问题，
如表达量低、大规模培养困难、生产成本
高昂。我们应从工程细胞本身着手，对细
胞本身的生理特征进行改造，除了要求目
的蛋白的表达量高外，必须适应无血清培
养基培养，具有即抗细胞衰老凋亡能力。
2 ) 性能优越的、个性化的细胞培养基，
包括低血清培养基、无血清培养基。
3 ) 先进的生物反应设备，
( 2 ) 减少污染风险、提高产品质量和安
全性。
( 3) 实行“动物药厂”计划，尽快实现
转基因动物乳腺生物反应器的产业化.
( 4 ) 发展下游工程，主要是转基因表达
产物及产品的分离纯化，在提高产品的纯
度和产量同时，降低成本。
总之，我国动物细胞工程制药目前仍
处于起步阶段，与欧美国家相比还有很大 差距，虽然目前可生产多种有重要价值的 蛋白质生物制品，如病毒疫苗、干扰素、单 克隆抗体等，但大部分还处于实验和临床 阶段。随着生命科学的发展和细胞工程技 术研究的深入，将会有更多的细胞工程药 物出现，具有广阔的应用前景。
参考文献
【1] 姜倩倩，刘京贞，苏瑞强. 单克隆抗体药 物进展. 药物生物技术，2005 ，12(4 ) : 2 70 一2 74 .
【2] 李志勇细胞工程IM] . 北京科学出版社， 2 003 : 3一2 1.
【31 李红艳，徐梅，向青，等. 空间诱变致生 长减慢CHO(dh f r 一) 细胞株的特性.
中国康复理论与实践. 2004 ，10( 11) :
6 4 7 一6 4 8 .
【4〕赵玮，戴长柏，孙茂盛. 红细胞生成素 (EPO) 在中国仓鼠卵巢细胞(CHO)
中稳定表达，云南大学学报. 1999 ，2l(
3) : 175一178，
【5] 孟宗达，韩秀兰，林惠芳，. 我国研制的 乙型肝炎基因重组(CHO ) 疫苗对乙
型肝炎病毒母婴传播阻断效果观察.
中国计划免疫. 2001，7(2) :94一95 .
[6l Kohler G，Milstein C. Continuous
cul tures of fu义对ce ls ，汉:ret ing anti 一 body of Predefined specificity[Jl。
Nat ure ，1975，256(5517) :495一497.
【7] 李刚，刘鹏，刘诚迅，等。我国细胞工程 制药的研究现状和发展前景. 中国现
代应用药学杂志，2002 ，19(4) : 278一 2 8 1 。
【8] 霍乃蕊，韩克光。细胞融合技术的发展 及应用. 激光生物学报，2 00 6 ，15 (2) : 209 一2 13 .
{9] 张京航，贺武. 抗人结肠痛杂交瘤细 胞系的建立及单克隆抗体特性研究.
细胞与分子免疫学杂志. 1997 ，13(2》: 2 5 ，
【10l Avigan D，Vast r B，Gong J，at al . F u滋on Cel Vac in a t ion of Pa t ie nts
侧山M改as 加址Bn 泊st 出记Ren al Can以犷 Induces lmmunological and Clinical
Responses .Clin Cancer ReSI J].2004 ，
10(14) :4699一4708.
【11] 康玉，徐丛剑. 肿瘤细胞/ 树突状细胞 融合疫苗的临床应用。国际免疫学杂
志2006，29(4) :225一229.
[12] httP :/ / www 。shfda .gov .cn/
【13] 沈子龙，廖建民等. 转基因动物技术与 转基因动物制药[J] . 中国药科大学学
报，2002，33(2)81一86.
【14】Bri nk MF ，BishoP MD，Piepe r FR. Devel oplng e仃iClent st ra legles fo r the ge nerati on of tra nsgenlc ca t tle whlch
Pr odu ce bioPharmaceut icals in milk
IJ].Tti eriogenology . 2000，53(1) : 139一 14 2
[15] ZakhartC henko V，Sehernthaner W， Prelle K ，et a l . Nucl ea r t ra nsf er in
the 加vin e em bry o: developrn en tal Po一 t ential of cultured adult cells【J].
Ther iogenology . 1999 ，51: 218.
t l6 1 邱志芳，章孝荣，陶勇. 转基因动物在 生物制药工业中的应用. 生物技术通
讯，2005，16(2) :213一221.
【17] 郭黯，谢辉，何承伟. 转基因动物研究 进展. 医学综述. 2006 ，12(5):268一270.
[18] Sc hnie ke AS ，Kind AJ ，Ritcll le WA ， et a l .Hulllan fa ct or g t rallsgelllc she P
produ以刃by t ransf亡r of nucl ei ，fro m
transfl 戈te月免怕l fibroblast 域J】，歇北nce ， 1997 ，278 :2 130一2 133 .
【19】Cibe li JB，Stice S L，Golueke P ，改a l . Clo ned t rallsgeni c ca lv 氏p rod uced from non quiscent fetal fibr ob last s[J] .
Science ，1998 ，280 : 1256一1258 .
【20 1 王佃亮， 韩梅胜. 动物细胞培养用生 物反应器及相关技术. 中国生物工程
杂志. 2003，23(11):24一27.
121] Hui Zhu ，Shang一Tian y ang 。Long一 te rln cont lnuous Prod uCt lon of rnono一 clonal antibody by h ybridoma ce lls
im m o b i l iZe d i fl a f i b r 0 Us 一b e d biore actor【JI . Cytotec hnology 2004， 4 4 : 1一14 .
【22] 米力，陈志南. 动物细胞大规模培养
生产蛋白的工艺选择. 中国生物工程 杂志，2003，23(7) : 1一6 .
科技资讯SC}ENCE & TECHNOL0 0Y INFORMATION__
制药工程进展
工业技术
动物细胞工程制药的研究进展
马瑞丽
(西北农林科技大学生命科学学院陕西杨凌712100)
摘要: 动物细胞工程制药是动物细胞技术在生物制药工业方面的应用。本文介绍了动物细胞工程制药所涉及的主要技术及其
进展，包括动物细胞融合技术、转基因动物技术和细胞大规模培养技术等，在此基础上探讨了动物细胞工程制药的发展趋势。
关键词: 动物细胞工程
中图分类号: Q Z
生物制药细胞融合转基因动物
文献标识码: A
细胞培养
文章编号: 1672一3791(2007)05(b)一0028一02
所谓动物细胞工程，是根据细胞生物
学及工程学原理，定向改变动物细胞内的
遗传物质从而获得新型生物或特种细胞产
品的一门技术。这一技术在生物制药的研
究和应用中起关键作用，目前全世界生物
技术药物中使用动物细胞工程生产的已超
过8 0% ，例如蛋白质、单克隆抗体、疫苗
等。当前动物细胞工程制药所涉及的主要
技术领域包括细胞融合技术、细胞核移植
技术、转基因动物技术和细胞大规模培养
技术等方面。本文就动物细胞工程制药所
采用的细胞种类及相关技术等进行综述。
1 生产用动物细胞
目前用于生物制药的动物细胞有4 类，
即原代细胞、二倍体细胞系、融合的或重
组的工程细胞系和转化细胞系。
1. 1 原代细胞
原代细胞是直接取自动物组织器官，
经过粉碎消化而获得的细胞悬液。动物细
胞生产生物药品的早期，一般用原代培养
的细胞来生产疫苗，如鸡胚细胞、原代兔
肾细胞、鼠肾细胞、淋巴细胞等，Ender 最
先用原代培养的猴肾组织细胞来生产脊髓
灰质炎灭活疫苗。原代细胞增殖能力有
限，需要大量动物才能增加产量，费钱费
力，限制了它的应用。
1.2 传代细胞系(conlinuous cell lines，ccL)
原代细胞经过传代筛选克隆，从多种
细胞成分中挑选并纯化出某种具有一定特
征的细胞株称为CCL。许多CCL 建立于50
年代，用它们来生产疫苗不仅可以降低实
验动物的量，并且因为所用的细胞性质均
一，通过体外大规模培养技术生产的疫苗
可以保证质量，避免了动物个体差异产生
的疫苗质量不稳定问题。但CCL 在生物学
特性上与肿瘤细胞有许多相似之处，有时
是从肿瘤细胞衍生而来，由于缺乏有效的
科学手段来排除其潜在的致瘤性，因而数
十年间未允许C CL 用于生产。70 年代以
后，大量研究工作证实了二倍体细胞的安
全性，Wl一38 是第一个生产脊髓灰质炎灭
活疫苗的二倍体细胞系。二倍体细胞系一
般从动物胚胎组织中获取，有明显的贴壁
和接触抑制特性，有正常细胞的核型，一
般可传代培养5 0 代. 且无致瘤性，现在
C C L 已被广泛用于人用治疗性药物的生
产，但仍不是理想的生产细胞系. 表1 列
出了一些常用的生产用动物细胞系。
，. 3 工程细胞系
工程细胞系是指采用基因工程技术或
细胞融合技术对宿主细胞的遗传物质进行
修饰改造或重组，获得具有稳定遗传的独
特性状的细胞系。用于构建工程细胞的动
物细胞有BHK一21、CHO一dllfr、Namalwa、 Vero、SPZ/ 0、Sf一9 等细胞系1，一2]。SPZ/ 0 一A g l 4 工程细胞系是通过融合的方法，
从抗羊红细胞活性的BA LB/ c 的小鼠脾细
胞和骨髓瘤细胞系P 3X63Ag s 融合杂交瘤
SPZ/ NL一Ag 亚克隆中分离获得，可用于
生产单克隆抗体121 。目前用重组DNA 技术 改造的C H O 细胞生产干扰素、白介素、
E P O 、单克隆抗体、诊断试剂以及其它各
种蛋白质类药品已成为国际医药市场上的
热销产品，但这些产品的生产规模普遍较
小(大多为5 一50 升的小型培养罐)15]。
1 . 4 转化细胞系
通过某个转化过程形成的，常由于染
色体断裂变成异倍体，失去正常细胞特
点，而获得无限增殖能力。转化细胞系具
有长期培养，倍增时间短，对培养条件和
生长因子等要求较低的特点，适干大规模
工业化生产。在生物制药中，可通过改造
宿主细胞特性，如延长细胞周期. 提高工
程细胞原始表达水平等来提高药物的产
量。李红艳等研究空间环境对CHO( dhf r )
细胞生长特性的影响，结果表明空间诱变
致生长减慢的细胞株有利于提高目的蛋白
的产量，为筛选优化的生物工程制药细胞
提供可能13]。目前cHo(dh fr )作为重要的
基因表达受体细咆，已成功应用于表达促
红细胞生成素( E P O) 、重组乙型肝炎疫苗
等生物制药领域卜，1。
2 动物细胞工程制药技术
2 . ， 细胞融合
细胞融合指在诱导剂或促融剂作用
下，两个或两个以上的异源细胞或原生质
体相互接触，进而发融合并形成杂种细胞
的现象。细胞融合技术作为细胞工程的核
心基础技术之一，不仅在农业、工业的应
用领域不断扩大，而且在医药领曦也取得
了开创性的研究成果，如单克隆抗体、疫
苗等生物制品的生产。在动物体细胞融合
技术的基础上Kohler G和Milstein C将能
产生特异性抗体的原代B 淋巴细胞与肿瘤
细胞进行融合，创立了单克隆抗体制备的
方法L，j 。国内外已培育出了许多具有很高
实用价值的杂交瘤细胞株系，它们能分泌
用于疾病诊断和治疗的单克隆抗体，如甲
肝病毒、抗人I g M、抗人肝癌和肺癌、抗
M一CSFR (Macro pha 罗Colony一Sti mul at一 ing Factor Receptor ，巨噬细胞集落刺激
因子受体) 胞外区的单克隆抗体等17一91。目 前单克隆抗体技术已趋成熟，许多产品已
经进人产业化的生产阶段。
此外利用细胞融合技术可以生产各种
免疫疫苗，肿瘤细胞/ 树突状细胞融合疫
苗是近年来国内外恶性肿瘤免疫治疗研究
的热点，在各种动物模型及病人身上观察
到肿瘤的消退19一川。Avi gan 等将乳腺癌或 肾癌病人的自体癌细胞与树突状细胞在含
有人粒一巨噬细胞集落刺激因子、白介
素一4 的自体血清中培养，加人聚乙二醇使
两种细胞产生融合，融合细胞疫苗能使肿
瘤消退L‘“!，显示其在肿瘤治疗方面具有良
好的应用前景。
2 . 2 转基因动物
利用转基因动物乳腺反应器生产药用
或食品蛋白是生物制药领域近年来研究的
热点之一。因为乳腺是一个外分泌器官，
乳汁不进人体内循环，不会影响到转基因
动物本身的生理反应，从转基因动物的乳
汁中获取的目的基因产物，不但产量高、
易提纯，而且表达的蛋白经过了充分的修
饰加工，具有稳定的生物活性，因此又被
称为动物乳腺生物反应器，所以用乳腺表
达人类所需蛋白基因的羊、牛等产量高的
动物就相当于一座药物工厂。20 世纪80 年
代中期，英国科学家克拉克首先在鼠的乳
腺组织高效表达了人抗胰蛋白酶因子基
因，开创了研制动物乳房生物反应器的先
河1，3一，4]‘
据美国遗传学会预测，到20 10 年，所
有基因工程药物中利用动物乳房生物反应
器生产的份额将高达9 5%。国外现已有数
十家以动物乳腺反应器为核心技术的公
司，可生产a l 一抗胰蛋白酶、人红细胞
生成素、乳铁蛋白、人血清白蛋白、人血
红蛋白及人凝血因子ix 、仙和抗凝血酶
m、血纤维蛋白原、t P A 等十余种稀有药
品，但只有为数极少的几种药用蛋白上
市。2006 年6 月，由美国Genzyme 转基因
公司研制成功的世界上第一个利用转基因
动物乳腺生物反应器生产的基因工程蛋白
药物裹重组人抗凝血酶m ( 商品名:
ATr yn 佳) 已经获准上市1’2]。
我国自19 9 8 年在国家“863”计划中
将“转基因动物乳腺生物反应器”作为重
大研究项目以来，也取得了一些较好的成
绩。1996 年研制成功的能在乳腺中表达人
凝血因子、EPO 的转基因羊. 1 998 年曾
溢滔等获得了能表达人血清白蛋白的转基
因奶牛; 2 0 0 0 年中国农业大学与北京兴绿
原生物技术中心合作，成功获得了我国首
例转有人a l 一抗胰蛋白酶基因的转基因羊
科技资讯SCIENC任& TEC日NOLOOY INFORMAT10 N 工业技术—
113 1 . 2005 年中国农业大学和北京济普霖
生物技术有限公司联合研制的人乳铁蛋白
和人乳清白蛋白转基因奶牛均获得高效表
达，含量分别达到3. 4 克/ 升和1. 5 克/ 升.
标志了我国首次获得可商业化生产的动物
孚L腺生物反应器重组人类蛋白1”一”。目前科 学家们正在加紧开展重组蛋白纯化、临床
前试验和临床试验等研究，力争早日实现
我国动物乳腺生物反应器制药技术产业化.
2 ，3 细胞核移植技术
细胞核移植技术，是指将一个动物细
胞的细胞核移植至去核的卵母细胞中，产
生与供细胞核动物的遗传成份一样的动物
的技术。科学家们已经先后在绵羊、小鼠、
牛、猪、山羊等动物上获得胚胎细胞核移
植后代，目前，体细胞克隆也在牛、山羊、
小鼠等物种上均获得了成功。
若将转基因与细胞核移植技术获得的
克隆动物工厂相结合，在生物制药方面具
有巨大的潜在应用价值。1998 年，Rohl 等
用非静息期胎儿或纤维细胞成功克隆出3
只健康、同类的携带外源标记基因的转基
因克隆〔”1。Schnieke 等1’“1用此法成功克隆 出3 只携带有人凝血因子I X 基因转染绵
羊早期胎儿成纤维细胞，以该细胞系为供
体移植到去核卵母细胞中，经过电和化学
刺激后，将卵母细胞植入假孕母绵羊体内
发育，获得这3 只绵羊，这3 只绵羊能高水
平地表达人凝血因子I X (125 林9 / ml )。
Cibel h 等10 饲样也获得3 头转基因牛。这些 研究展示了转墓因克隆动物技术的可能
性，为细胞工程制药带来了光明前景。
2 . 4 动物细胞大规模培养
动物细胞的大规模高效培养技术是生
物制药的关键技术。通过动物细胞培养生
产生物产品已成为全球生物工业的主要支
柱。目前动物细胞培养生产较多的生物制
剂是蛋白和抗体，通常采用中国仓鼠的卵
巢细胞，事先将能产生某种蛋白质药品的
基因片段与仓鼠卵巢细胞的DNA 融合. 再
在培养液中大量培养它们、最后得到所需
药品。与微生物发酵法比，虽然产量相对
较低。但设备费用节省得多，如属于小品
种、小产品类生物工程产品，可采用此法。
目前用于动物细胞体外培养的生物反
应器有机械搅拌式、气升式、中空纤维式、
回转生物反应器等。国外占主流优势的是
搅拌式生物反应器悬浮培养，为提高细胞
的产率，可采用流加或灌注培养及微载体
培养等相关技术120一川。美国Genen tech 公 司使用CHO 细胞以12 ，OOOL 搅拌式生物反 应器培养槽生产t 一P A 重组蛋白以及治疗
癌症的生物药物。美国G i b c o 公司建立的
流加悬浮培养r CHO 表达r 日Gal 系统，采
用化学修饰的无蛋白CH O 细胞培养基并增
加T C A 循环，生物反应器中活细胞密度最
高可达10，ce n / ml 。国内第四军医大学采用 SL Cel h Gen 反应器连续灌注培养杂交瘤细
胞，培养第9 天细胞密度达到s x l 06 cel ls
/ ml 以上‘22)。目前国内未见有万升级的生
物反应器用于生产的报道，同时我国有关
商品化大规模动物细胞反应器产品还处于
200 7 N0 . 14
6 C汇限尧及T〔Cf予( 比4〕0 丫INF(X闷MAT }Ot勺 空白，有待于进一步改进现有生物反应器
设计或设计新型的生物反应器。
3 发展前景
根据我国动物细胞工程制药的现状，
今后应该将重点放在以下方面:
( 1) 建立动物细胞大规模培养的技术平
台。该技术是转墓因工程药物、单克隆扰
体及疫苗等产品的关键技术，主要由以下
几个要素构成:
1 ) 高效的真核细胞表达系统。中国仓
鼠卵巢细胞( CHO) 作为宿主细胞表达的外
源蛋白最接近其天然构象，是生物制药最
为理想的表达系统，但也存在一些问题，
如表达量低、大规模培养困难、生产成本
高昂。我们应从工程细胞本身着手，对细
胞本身的生理特征进行改造，除了要求目
的蛋白的表达量高外，必须适应无血清培
养基培养，具有即抗细胞衰老凋亡能力。
2 ) 性能优越的、个性化的细胞培养基，
包括低血清培养基、无血清培养基。
3 ) 先进的生物反应设备，
( 2 ) 减少污染风险、提高产品质量和安
全性。
( 3) 实行“动物药厂”计划，尽快实现
转基因动物乳腺生物反应器的产业化.
( 4 ) 发展下游工程，主要是转基因表达
产物及产品的分离纯化，在提高产品的纯
度和产量同时，降低成本。
总之，我国动物细胞工程制药目前仍
处于起步阶段，与欧美国家相比还有很大 差距，虽然目前可生产多种有重要价值的 蛋白质生物制品，如病毒疫苗、干扰素、单 克隆抗体等，但大部分还处于实验和临床 阶段。随着生命科学的发展和细胞工程技 术研究的深入，将会有更多的细胞工程药 物出现，具有广阔的应用前景。
参考文献
【1] 姜倩倩，刘京贞，苏瑞强. 单克隆抗体药 物进展. 药物生物技术，2005 ，12(4 ) : 2 70 一2 74 .
【2] 李志勇细胞工程IM] . 北京科学出版社， 2 003 : 3一2 1.
【31 李红艳，徐梅，向青，等. 空间诱变致生 长减慢CHO(dh f r 一) 细胞株的特性.
中国康复理论与实践. 2004 ，10( 11) :
6 4 7 一6 4 8 .
【4〕赵玮，戴长柏，孙茂盛. 红细胞生成素 (EPO) 在中国仓鼠卵巢细胞(CHO)
中稳定表达，云南大学学报. 1999 ，2l(
3) : 175一178，
【5] 孟宗达，韩秀兰，林惠芳，. 我国研制的 乙型肝炎基因重组(CHO ) 疫苗对乙
型肝炎病毒母婴传播阻断效果观察.
中国计划免疫. 2001，7(2) :94一95 .
[6l Kohler G，Milstein C. Continuous
cul tures of fu义对ce ls ，汉:ret ing anti 一 body of Predefined specificity[Jl。
Nat ure ，1975，256(5517) :495一497.
【7] 李刚，刘鹏，刘诚迅，等。我国细胞工程 制药的研究现状和发展前景. 中国现
代应用药学杂志，2002 ，19(4) : 278一 2 8 1 。
【8] 霍乃蕊，韩克光。细胞融合技术的发展 及应用. 激光生物学报，2 00 6 ，15 (2) : 209 一2 13 .
{9] 张京航，贺武. 抗人结肠痛杂交瘤细 胞系的建立及单克隆抗体特性研究.
细胞与分子免疫学杂志. 1997 ，13(2》: 2 5 ，
【10l Avigan D，Vast r B，Gong J，at al . F u滋on Cel Vac in a t ion of Pa t ie nts
侧山M改as 加址Bn 泊st 出记Ren al Can以犷 Induces lmmunological and Clinical
Responses .Clin Cancer ReSI J].2004 ，
10(14) :4699一4708.
【11] 康玉，徐丛剑. 肿瘤细胞/ 树突状细胞 融合疫苗的临床应用。国际免疫学杂
志2006，29(4) :225一229.
[12] httP :/ / www 。shfda .gov .cn/
【13] 沈子龙，廖建民等. 转基因动物技术与 转基因动物制药[J] . 中国药科大学学
报，2002，33(2)81一86.
【14】Bri nk MF ，BishoP MD，Piepe r FR. Devel oplng e仃iClent st ra legles fo r the ge nerati on of tra nsgenlc ca t tle whlch
Pr odu ce bioPharmaceut icals in milk
IJ].Tti eriogenology . 2000，53(1) : 139一 14 2
[15] ZakhartC henko V，Sehernthaner W， Prelle K ，et a l . Nucl ea r t ra nsf er in
the 加vin e em bry o: developrn en tal Po一 t ential of cultured adult cells【J].
Ther iogenology . 1999 ，51: 218.
t l6 1 邱志芳，章孝荣，陶勇. 转基因动物在 生物制药工业中的应用. 生物技术通
讯，2005，16(2) :213一221.
【17] 郭黯，谢辉，何承伟. 转基因动物研究 进展. 医学综述. 2006 ，12(5):268一270.
[18] Sc hnie ke AS ，Kind AJ ，Ritcll le WA ， et a l .Hulllan fa ct or g t rallsgelllc she P
produ以刃by t ransf亡r of nucl ei ，fro m
transfl 戈te月免怕l fibroblast 域J】，歇北nce ， 1997 ，278 :2 130一2 133 .
【19】Cibe li JB，Stice S L，Golueke P ，改a l . Clo ned t rallsgeni c ca lv 氏p rod uced from non quiscent fetal fibr ob last s[J] .
Science ，1998 ，280 : 1256一1258 .
【20 1 王佃亮， 韩梅胜. 动物细胞培养用生 物反应器及相关技术. 中国生物工程
杂志. 2003，23(11):24一27.
121] Hui Zhu ，Shang一Tian y ang 。Long一 te rln cont lnuous Prod uCt lon of rnono一 clonal antibody by h ybridoma ce lls
im m o b i l iZe d i fl a f i b r 0 Us 一b e d biore actor【JI . Cytotec hnology 2004， 4 4 : 1一14 .
【22] 米力，陈志南. 动物细胞大规模培养
生产蛋白的工艺选择. 中国生物工程 杂志，2003，23(7) : 1一6 .
科技资讯SC}ENCE & TECHNOL0 0Y INFORMATION__