隨著各種病毒的流行和爆發(fā)，人們需要更多的人用和獸用病毒性疫苗的研發(fā)和生產(chǎn)。
 
疫苗的高產(chǎn)能需要大規(guī)模的細(xì)胞培養(yǎng)，而大規(guī)模貼壁細(xì)胞的培養(yǎng)生長必須有可以貼附的支持物表面，細(xì)胞依靠自身分泌的或培養(yǎng)基中提供的貼附因子才能在該表面上生長，繁殖。
 
貼壁細(xì)胞對于放大是一個挑戰(zhàn)，傳統(tǒng)使用的轉(zhuǎn)瓶，細(xì)胞工廠等，耗材用量高，占地面積大，培養(yǎng)成本高，而隨著新科技的發(fā)展微載體技術(shù)已經(jīng)越來越成熟，現(xiàn)在微載體在一次性反應(yīng)器的應(yīng)用也比較成熟，在新建藥品生產(chǎn)產(chǎn)線中一次性反應(yīng)器的選擇越來越多。
 
一次性反應(yīng)器生產(chǎn)可控性更高、效率更高、靈活；可省去傳統(tǒng)不銹鋼生物反應(yīng)器所需的清潔驗(yàn)證工作，同時隨著灌流等上游技術(shù)的完善，生物制藥的生產(chǎn)逐步朝著更小的上游培養(yǎng)規(guī)模和更大的下游純化規(guī)模的方向發(fā)展，一次性在灌流相關(guān)的應(yīng)用也更加智能化。
 
世界范圍內(nèi)的許多國家的絕大多數(shù)減毒或滅活疫苗類型的人用和獸用疫苗都在使用微載體進(jìn)行生產(chǎn)。

基于微載體生產(chǎn)的疫苗包括：
脊髓灰質(zhì)炎病毒（Poliovirus）、麻疹病毒（Measles virus）、狂犬病病毒（Rabies virus）、流感病毒（Influenza virus）、日本乙型腦炎疫苗（JEV）、埃博拉病毒（ZEBOV）、新冠病毒（SARS-CoV2）、和口蹄疫病毒（FMDV）等疫苗。
 
同時，還有利用微載體生產(chǎn)的很多在研的病毒性疫苗，如基孔肯尼亞病毒（Chikungunya virus）、登革熱病毒（Dengue fever virus）、手足口病（EV71）、漢坦病毒（Hantaan virus）、西尼羅病毒（West Nile virus）、呼吸道合胞體病毒（RSV）和黃病毒（Yellow fever virus）等病毒性疫苗。與其他細(xì)胞培養(yǎng)工藝相比，微載體培養(yǎng)工藝可以提高產(chǎn)量，降低成本，并減少污染^[1]。

另外，微載體培養(yǎng)技術(shù)在獸用疫苗研制中也有廣泛應(yīng)用：
如豬瘟（CSFV）、豬偽狂犬病（PRV）、豬細(xì)小病毒（PPV）、犬瘟熱病毒疫苗（CDV）、豬流行性腹瀉病毒（PEDV）和豬圓環(huán)病毒（PCV2）等病毒性疫苗。

  球狀微載體是指直徑在60-250μm，適用于貼壁細(xì)胞生長的微球。自Van Wezel等人在1967年用DEAE-Sephadex A-50研制出第一種微載體以來，經(jīng)過市場中半個多世紀(jì)的應(yīng)用和優(yōu)化，目前微載體已經(jīng)廣泛應(yīng)用于疫苗、單克隆抗體、重組蛋白、細(xì)胞治療、干細(xì)胞培養(yǎng)、原代細(xì)胞培養(yǎng)擴(kuò)增、細(xì)胞肉、組織再生和藥物遞送等多個生物醫(yī)藥領(lǐng)域。
   1. 表面電荷：
通常情況下，微面帶正電荷，電荷的密度是影響細(xì)胞生長的一個關(guān)鍵因素。微載體的電荷密度控制在1-2 meq/g范圍內(nèi)，若低于1meq/g，會導(dǎo)致細(xì)胞吸附不充分或不吸附的情況，但電荷密度過大，則會產(chǎn)生“毒性”效應(yīng)或抑制細(xì)胞生長。

2. 直徑大小：
微載體的直徑一般不低于50-70nm，直徑太小會抑制細(xì)胞在微載體上的生長。一般情況下，微載體直徑控制在100-250nm范圍內(nèi)比較適宜。同時，也要最小化微載體直徑均勻一度的差異，以保證收獲細(xì)胞的時間和密度的一致性。

3. 密度：
微載體的密度要比培養(yǎng)基密度略大一些，以便與培養(yǎng)基分離，但也不能太大，要保證在低轉(zhuǎn)速時可以懸浮起來，以免高轉(zhuǎn)速產(chǎn)生的剪切力損傷細(xì)胞，所以微載體的密度一般為1.03-1.05g/mL。

4. 接種密度：
細(xì)胞接種密度跟細(xì)胞類型、微載體用量和培養(yǎng)條件等有很大關(guān)系，通常情況下，微載體用量在3-20g/L范圍。根據(jù)細(xì)胞類型和培養(yǎng)情況，每個小球細(xì)胞接種量在10-50個細(xì)胞，細(xì)胞最終可擴(kuò)增3-10倍。

目前，微載體培養(yǎng)技術(shù)主要應(yīng)用在病毒性疫苗生產(chǎn)中，有很多種類的病毒疫苗生產(chǎn)都達(dá)到了1000-6000L的規(guī)模，且還有很多在研的新型病毒疫苗利用微載體技術(shù)進(jìn)行放大培養(yǎng)。
 
微載體培養(yǎng)技術(shù)在病毒性疫苗領(lǐng)域的應(yīng)用得益于Vero細(xì)胞的發(fā)展和應(yīng)用。Vero 細(xì)胞系是第一個被 WHO 批準(zhǔn)用于生產(chǎn)人用病毒疫苗的連續(xù)細(xì)胞系 (CCL) ，Vero 細(xì)胞作為人類疫苗基質(zhì)已有 30 多年的經(jīng)驗(yàn)，在全球生產(chǎn)和銷售了數(shù)億劑疫苗^[1]。由于Vero細(xì)胞是干擾素表達(dá)缺陷型細(xì)胞，固有免疫反應(yīng)較弱，因此它對多種病毒易感，且易產(chǎn)生高滴度的病毒。
 
因此，Vero細(xì)胞在病毒性疫苗行業(yè)的應(yīng)用地位如同CHO在抗體領(lǐng)域的地位一樣重要。另外，微載體還適合其他多種貼壁細(xì)胞的生長，如MDCK、MARC-145、BHK-21和PK-15等，這些細(xì)胞在各種類型病毒性疫苗的生產(chǎn)中起著重要作用。

   
Puredex^® Cyto-1是一類基于交聯(lián)葡聚糖基架,帶有正電荷基團(tuán)的微載體，它可以為細(xì)胞提供廣闊的附著面，從而提高細(xì)胞密度，實(shí)現(xiàn)高產(chǎn)的目的。Puredex^® Cyto-1微載體不僅為貼壁細(xì)胞改變培養(yǎng)方式提供了可能，更方便優(yōu)化細(xì)胞培養(yǎng)工藝，實(shí)現(xiàn)降本增效的目的。Puredex^® Cyto-1微載體可以用于多種宿主細(xì)胞的培養(yǎng)。
   
使用百林科生產(chǎn)Puredex^® Cyto-1微載體在CytoLinX^® BR 一次性罐體式生物反應(yīng)器的實(shí)驗(yàn)結(jié)果如下：
 
Vero細(xì)胞貼壁情況：
   
  CytoLinX^® BR 一次性罐體式生物反應(yīng)器標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品包括50L，200L，500L，1000L，2000L 規(guī)模，由罐體、控制器及溫度控制單元 (TCU) 集合而成，可以應(yīng)用于工業(yè)級哺乳動物、昆蟲類細(xì)胞、及其他低剪切力需求的細(xì)胞培養(yǎng)。
 
基于DCS構(gòu)架開發(fā)，其底層邏輯采用西門子PCS 7構(gòu)建，從而覆蓋了研發(fā)至生產(chǎn)，單臺至上游整廠的自控需求，其自控邏輯符合 ISA 88 控制標(biāo)準(zhǔn)。
 
軟件設(shè)計(jì)符合GMP及 21 CFR Part 11 要求。同時，為了便捷用戶使用，CytoLinX^® BR 軟件界面設(shè)計(jì)極簡，所有功能一目了然，且可以極大程度的滿足客戶使用需求。
 
自控系統(tǒng)滿足實(shí)時數(shù)據(jù)采集及記錄、PID自動控制、在線監(jiān)控、多參數(shù)級聯(lián)控制等功能，且擁有穩(wěn)定的pH、DO、溫度控制表現(xiàn)。
 
為了更高效的混合效果，百林科推出全新的底部表盤設(shè)計(jì)，可以維持較高的線性KLa。并提供微泡，中泡，大泡及多種組合的耗材解決方案，滿足各種細(xì)胞刁鉆的培養(yǎng)需求。
 
 
參考文獻(xiàn)：
1. Kiesslich, S. and A.A. Kamen, Vero cell upstream bioprocess development for the production of viral vectors and vaccines. Biotechnology Advances, 2020. 44.
2. Merten, O.-W., Advances in cell culture: anchorage dependence. Philosophical Transactions of the Royal Society B: Biological Sciences, 2015. 370(1661).

 

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