解密細胞培養基及工藝開發的技術變革者

2021-01-15 易貿生物產業資訊

2020年春節，一場突如其來的novel coronavirus爆發，不僅暴露出了中國的強大，更讓人們清醒地認識到未來威脅人類文明的除了戰爭還有病毒。面對病毒，我們不能再束手就擒，而是需要防患於未然。如何戰勝病毒，唯有靶向病毒藥物或疫苗，而病毒或疫苗的研發用十年磨一劍來形容再為之不過。加快研發與產業化應成為每一位從業人員的使命，對於細胞培養工程們而言，最重大的貢獻就是如何快速高效提高工藝水平。


提起細胞培養工藝，普遍認為這是一個系統性工程，但它真正的硬核還是培養基，可以說細胞培養工藝的發展史就是一部培養基開發史。各大藥企紛紛投入大量人力物力來研發自主配方的培養基，而小型藥企往往因為人員、技術、投入受限，最終培養基依賴於各培養基供應商而苦不堪言。


21世紀註定是生物的世紀，技術革新的速度已遠遠超過於其它領域。當你還深陷於篩選各種商業培養基或瞎子探路式開發培養基的泥潭不能自拔時，美國專注於分析科學的908 Devices公司，於2019年8月在全球推出了一款全自動細胞培養基分析儀Rebel，樣品無需複雜的前處理，僅用10ul樣品，7分鐘時間就能準確分析培養基中20種胺基酸、6種維生素及及其它共33種成分。不需要等待一批培養過程結束後統一分析，而是與細胞濃度一樣可以隨心所欲分析培養基成分，隨時隨地了解整個培養過程中培養基的變化。當然，商業培養基也不再是謎一樣的存在，輕鬆解密。正因為如此突破性壯舉，該儀器自推出上市就受到全球廣大細胞培養行業人士的極力追捧，至今一直供不應求，該儀器還因此獲得了2019年全美分析科學家創新大獎。




1.最便捷的分析：無需複雜的樣品前處理，樣品體積最少僅需要10μL，整個分析過程僅7分鐘；2.最全面的分析：一次性分析覆蓋所有20種天然胺基酸、6種維生素、5種生物胺和2種多肽共計33種物質；3.最準確的分析：與其他傳統方法分析結果一致性強，變異度低，檢出限低；4.最高效的分析：使用96孔板，無人值守全自動分析，測試卡自動校正維護方便，分析報告自動生成；5.最安全的分析：數據支持21 CFR Part 11-compliance，可在GMP/GLP放行條件下使用



為何稱Rebel是解密細胞培養基及工藝開發的技術變革者，有必要系統性介紹培養基發展和血汗史。

 

動物細胞培養技術是當前生物製藥的基石，無論前期研發還是後期生產過程中都得到了廣泛的應用。培養基作為動物細胞培養技術的重要元素之一，如土壤之於植物，活水之於魚類，在提供必要的營養支持以外，也是決定整個動物細胞生理狀態的外在條件。


「培養基（Medium）」一詞最早起源拉丁文「medius」，意為圍繞的環境，後演變成了媒介，有支撐和交流之含義。生命存活最大的意義，在於他們能夠呼吸。為了能夠讓動物細胞能夠更好地呼吸，逾百年來，科學家們從培養基方面做出諸多的探索。


1982年，SydenyRinger用自主開發的Ringer溶液，使得蛙的心臟組織在離體後仍然維持跳動。1885年，德國人Roux用溫生理鹽水保持雞胚細胞存活了數月。1897年，Loeb證明從血液和結締組織中分離的細胞在血清和血漿中可存活。1907年，Harrison採用懸滴法在淋巴液中培養蛙胚神經組織了數周，成為現代動物細胞無菌培養的真正開端。

 

進入50年代，Eagle將培養基的認識上升到一種包含無機鹽、胺基酸、糖、維生素，及其它必要營養物的等滲透壓並具有pH緩衝能力的混合物，第一個提出合成培養基「Minimal EssentialMedium (MEM)」。MEM培養基奠定了現代細胞培養技術的基礎，添加10%左右的血清基本可以支持大部分細胞的生長，直達今天仍然在研發和生產領域得到持續應用。然而由於血清的非穩定性和外來汙染問題，1965年Ham引入了第一個無血清培養基，支持了更多細胞的生長。1978年，Sato等用激素和生長因子的混合配方進一步對無血清培養基的配方進行優化，形成了無血清培養基配方的基本格局。


70年代末期以來，隨著重組DNA技術的誕生，藥用蛋白及單克隆抗體藥物的快速發展，動物細胞培養基進一步得到更廣泛的發展。一方面，Genentech和Amgen等生物技術在工業應用的驅動下，不斷優化培養基配方以提高單位體積的產能效率。另一方面，GIBCO（Grand Island Biological Company）、JRH Biosciences、HyClone等商業化培養基公司先後誕生，顯著提高了普通研發人員對優質培養基的可及性。這一時期，兩方將細胞培養基從無血清培養基，共同推動到無蛋白、無水解物甚至化學成分明確培養基的高度。

 

細胞培養技術發展百年至今，雖然培養基中近百種成分的作用逐步被明確，平臺化的自主培養基和商業化的目錄培養基可以初步滿足需求，然而隨著生產成本的壓力及更優質量的挑戰不斷加劇，培養基的持續優化仍然是生物工藝的重要環節，全自動細胞培養液分析儀Rebel將在此方面起到變革性的作用。


全自動細胞培養液分析儀Rebel自去年年底在美國上市以來，數個全球TOP10藥企已經共計採購十餘臺，目前該儀器正在國內進行全面推廣，如有更多有關該儀器技術細節及購買事宜，請諮詢汪先生(18917575439)，或發送郵件至wangjie@youngseek.com。


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  • 細胞培養技術知多少
    眾所周知細胞培養基的種類繁多，細胞培養方式也較多，如何正確地使用培養基及最大程度地保持培養基的營養以維持細胞的生長，對每個培養者都很重要。培養基的使用依不同的培養基種類、培養方式、細胞種類的不同而存在差異。
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  • 細胞培養基的種類及應用
    其他 如 M199 、 IMDM 、 L15培養基等也用於某些細胞的培養。其具體的特徵及應用如下：  1、BME細胞培養基基礎Eagle培養基（Basal Medium Eagle），1955年Eagle設計，BSS＋12種胺基酸＋穀氨醯胺＋8種維生素。
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