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(yǎng)細胞生產(chǎn)抗體抗原等產(chǎn)物是生物制品的核心技術，結合篩選馴化的高表達細胞株和精細化工藝控制培養(yǎng)過程，從而提高生產(chǎn)效率、產(chǎn)品質量和降低成本，但目前國內(nèi)生物反應器在大規(guī)模應用上仍處于起步階段，隨著現(xiàn)代生物技術發(fā)展，利用生物反應器進行生物制品生產(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(xiàn)狀
1962年，Capstick等對BHK21細胞馴化實現(xiàn)懸浮培養(yǎng)，并應用于獸用疫苗生產(chǎn)。1967年，VanWezel開發(fā)了微載體并實現(xiàn)了生物反應器中培養(yǎng)貼壁細胞。生物反應器中懸浮培養(yǎng)和載體培養(yǎng)標志著細胞大規(guī)模培養(yǎng)的開始。20世紀80年代后，CHO細胞實現(xiàn)懸浮培養(yǎng)，治療性抗體生產(chǎn)技術的發(fā)展極大的推動著生物反應器在生物制藥行業(yè)的應用，到20世紀末已進入萬升規(guī)模。
21世紀初，隨著流加培養(yǎng)、灌流培養(yǎng)、基因工程等技術的發(fā)展，作為大規(guī)模培養(yǎng)主要設備的生物反應器規(guī)模也趨向大型化和自動化。當前生物制藥的主流技術是在大型機械攪拌式反應器中，用無血清培養(yǎng)基和灌流工藝懸浮培養(yǎng)細胞進行生產(chǎn)。
6大類生物技術藥中，5類是經(jīng)哺乳動物細胞表達生產(chǎn)的。現(xiàn)代基因工程技術及生物反應器工藝的發(fā)展，促進細胞培養(yǎng)制藥的快速發(fā)展。國際知名廠家紛紛進行細胞改造篩選，發(fā)展自己的細胞培養(yǎng)平臺。反觀國內(nèi)，人用和獸用疫苗企業(yè)超過120家，應用生物反應器進行生產(chǎn)的大多還是小規(guī)模的試驗階段，與國外萬升級規(guī)模相比還較大的差距。
2、生物反應器懸浮培養(yǎng)關鍵技術
生物反應器懸浮培養(yǎng)主要包括高表達細胞株的改造、個性化培養(yǎng)基的定制、生產(chǎn)工藝的改進、生物反應器及配套設施的優(yōu)化等四個方面。
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。
為實現(xiàn)馴化穩(wěn)定，通常有高密度細胞培養(yǎng)向低密度細胞培養(yǎng)，由高濃度血清培養(yǎng)逐漸向降低血清濃度培養(yǎng)。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，馴化時應保持對其增殖能力測定。馴化時還應該對其表達分泌能力進行測定，避免馴化后的細胞表達特性發(fā)生變化。在篩選馴化過程中應及時選擇細胞狀態(tài)好的細胞進行凍存保種。
培養(yǎng)基的個性化定制
大規(guī)模培養(yǎng)技術中，維持高密度甚至無血清生長，細胞培養(yǎng)基的營養(yǎng)含量對細胞增殖和維持至關重要，不同細胞需要提高目標生物制品的穩(wěn)定性、表達量均需要個性化培養(yǎng)基的支持，個性化培養(yǎng)基在國外生物制品生產(chǎn)已被普遍采用。
懸浮培養(yǎng)
懸浮培養(yǎng)過程是生產(chǎn)工藝的開發(fā)和過程的優(yōu)化。
選擇合適的工藝后，過程控制成為關鍵。為了保持最優(yōu)環(huán)境中培養(yǎng)細胞，需要利用在線監(jiān)控功能控制各種運行參數(shù)。南京安曼科技提供適合于多種培養(yǎng)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(wěn)定性好等特點。
動物細胞對溫度敏感，需要采用合適的加熱或冷卻方式控制培養(yǎng)溫度在35-37℃，避免細胞受到損傷。動物細胞適宜的PH生長范圍一般在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，同時通氣量會影響PH值，需要綜合考慮。
培養(yǎng)過程中還要注意滲透壓，大多數(shù)動物細胞適宜的滲透壓范圍是280-320mosm/kg H 2O左右，加堿控制PH值時要注意監(jiān)測。
此外，還要進行流加方式、灌流速率及代謝產(chǎn)物的控制等，在整個工藝優(yōu)化過程中，各個參數(shù)不是單一運行，且相互影響，需要進行全面控制。
生物反應器選擇
我們應該根據(jù)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(guī)模能否放大是選擇反應器的一個重要前提，放大主要通過增大體積或者增加數(shù)量。增大體積可以節(jié)約配套和人員成本，增加數(shù)量雖然操作靈活但成本高。選擇反應器需要考慮滿足生產(chǎn)工藝和產(chǎn)能，另外，接口的標準化、配件供應速度、售后服務質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性化需求定制的生物反應器，全面滿足客戶從小試、中試到規(guī)�；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，快速實現(xiàn)生物反應器大規(guī)模培養(yǎng)在生物制藥中只是搭建一個升級的工藝平臺，而不是最終目的，行業(yè)和企業(yè)發(fā)展的真正動力是新藥、新工藝及配套技術創(chuàng)新。例如，無血清技術開發(fā)，利用合適的培養(yǎng)基和細胞構建馴化實現(xiàn)貼壁細胞的懸浮培養(yǎng)，新宿主細胞表達品種開發(fā)，利用基因工程技術開發(fā)新抗體品種，以及生物制品相關關鍵技術和產(chǎn)品的國產(chǎn)化。
生物反應器懸浮培養(yǎng)在生物制藥行業(yè)生產(chǎn)中的升級換代是未來幾年行業(yè)重點，這個過程應重視成熟技術、成功率，以減少和避免時間、資金、人力等資源的浪費，減少機會成本，搶占市場先機。生物反應器懸浮培養(yǎng)的升級將導致行業(yè)整合與重組，生物制藥將出現(xiàn)明顯的集約化趨勢，有實力的企業(yè)將不斷以創(chuàng)新藥、新技術新工藝研發(fā)為基礎和核心競爭力，同時借助資金實力整合制造和營銷體系，成為行業(yè)龍頭。
