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盘点4大生产和研究用的动物细胞类型


细胞是生命活动的基本单位,生命运动都要在细胞内实现,因此要了解生物体的生命过程的规律,需要以单个细胞为基础,探索细胞的生命行为。体外代谢产物分析和鉴定、药物筛选、药理和毒理研究以及动物细胞工程制药等均需要运用到细胞。通过全面检定并得到国家药品管理当局批准的来自于人或者动物的细胞,可以用于生物制品的生产以及检定分析,这些细胞的获得方式包括原代培养、传代培养和基因工程制备等手段。体外培养出来的细胞可以用于转染各种基因及其他临床前试验的研究。


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。一般1g组织约有10^9个细胞,但实际上只能得到其中一小部分细胞。原代细胞没有建立细胞库的可能,只能限于原代或少数几代内使用,不能事先标定,用于生产的细胞以及生物学性状不发生改变为原则。美迪西提供生物实验服务,其生物部在分子生物学、细胞生物学、体外生物学和结构生物学领域有丰富广泛的经验。从最初的cDNA文库构建到药物设计,通过蛋白质纯化,结构测定和分析测定,提供一套完整的生物学服务。


原代细胞不仅可以为研究生物体细胞的生长、代谢、繁殖提供有力的手段,还可以为传代培养创造条件,此外其在药物筛选上也有应用。如将新鲜分离和原代培养的肝细胞用于在药物代谢动力学的研究,不仅可以研究药物生物转化途径,还可以研究新药开发中的种属差异性,同时可以研究参与代谢反应的酶及其诱导和抑制。不仅如此,目前原代肝细胞培养在生物化学、毒理和药理学研究的各个方面都有应用。


然而由于原代细胞直接从组织分离,生命周期有限,经数次传代后会逐渐停止生长,因此其在有限的生命周期内需掌握好细胞的最大生长空间,以保持细胞群中基因型和表型的一致性。


2、二倍体细胞


含有两组染色体的细胞或由受精卵发育而来,且体细胞中含有两个染色体组的生物个体,均称为二倍体,可用2n表示。人和几乎全部的高等动物,还有一半以上的高等植物都是二倍体。雌、雄配子结合后发育而来的生物为二倍体。二倍体细胞是原代细胞经过传代、筛选、克隆,从多种细胞成分的组织中挑选并纯化出某种具有一定特征的细胞株。该细胞株仍然具备正常细胞的特点,即它的染色体组型仍然是2n的核型,具有明显的贴壁依赖和接触抑制的特性,具有有限增殖能力,一般从动物的胚胎组织中获取,可连续传代50代,无致瘤性。


人二倍体细胞株来源于正常人胎肺或其他组织,主要用于培养病毒制备疫苗等。细胞作为病毒疫苗生产的主要原材料,直接影响疫苗的质量和产量,尤其是疫苗的安全性。人二倍体细胞具有无致肿瘤性、无外源蛋白过敏源、无已知潜在污染因子、与人抗原性一致,更适应人种属的免疫系统等优点。


然而由于人二倍体细胞株的产业化大规模培养难度大,而且其在体外增殖缓慢和世代的严格限定,提高了微载体贴壁培养和在线放大规模培养的应用难度。相对而言其他大多数细胞采用消化传代一次作为一个代次而言,人二倍体需要以倍增一次作为一个代次,从这一点来看似乎反应器大规模培养已经在规模化程度上没有了前景。然而由于人二倍体细胞本身同源性,其更加适合作为人用医疗制剂的生产和载物。


3、转化细胞


由于培养的细胞的细胞增殖和数量增加,导致细胞难以继续生长繁殖,因此需要进行分瓶培养。将培养的细胞分散,以1:2或1:3以上的比率转移到另外的容器中进行培养,即为传代培养,一般细胞可传代10-50代。转化细胞系是从人或动物肿瘤或正常组织传代转化而来,分化不成熟的、获得了无限增殖能力的一种细胞株。可以通过自发或者人为的采用悬浮培养或用载体培养获得传代细胞。


转化细胞具有无限的生命力,倍增时间常常较短,对培养条件和生长因子要求较低,所以适用于大规模工业化生产。然而传代细胞常会由于染色体的断裂而变成异倍体,并失去正常细胞,到了一定代次之后,致瘤性会增强,所以需要对生产用传代细胞系进行严格检查。CHO、BHK-21、Vero和Namlwa等是近年来常用于生产的转化细胞系。


4、基因工程细胞


近年来随着细胞融合和基因重组技术的发展,人们构建了基因工程细胞系。此种细胞系是通过基因重组技术,将编码蛋白质的基因在分子水平上进行设计、改造、编程、重组,再转移到新的宿主细胞系内进行复制、表达的折叠来构建的。如目前人们已经成功建立了表达人胰岛素基因的成纤维细胞、脂肪细胞、肾细胞、肌细胞、肝细胞等细胞的细胞系,这些细胞可以生产出具有生物活性的胰岛素。


还有研究者为了进行帕金森病的转基因细胞治疗,在实验室构建人类酪氨酸羟化酶(hTH)基因表达工程细胞系[1]。方法是重组质粒pcDNA3/hTH经亚克隆、纯化后,用脂质体法转染到人类神经母细胞瘤细胞系SH-SY5Y细胞内,经G418筛选、克隆,分离培养经免疫细胞化学分析。结果转染pcDNA3/hTH的SH-SY5Y细胞免疫细胞化学染色明显,与仅呈非特异性染色的对照组SH-SY5Y细胞形成鲜明的对比。因此转染pcDNA3/hTH的SH-SY5Y细胞能够有效地表达hTH,在PD治疗的非人类灵长目实验中具有潜在的应用价值。


总之体外生产的细胞系可以用于用于医疗或科研,而采用不同方法获得的细胞,其特点也不同,因此应根据试验需要选择合适的细胞类型。


[1]帕金森病脑内移植基因工程细胞系的构建[J].



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