動物細胞培養技術研究開發和工業化

動物細胞株（雜交瘤細胞、CHO細胞、昆蟲細胞等）大規模培養技術及其生物反應器工程可廣泛應用于抗體、基因重組蛋白質藥物、病毒疫苗等生物技術產品的研究開發和工業化，長期以來得到國家重大科技攻關計劃、863計劃等的大力支持，擁有一支精干的研究開發團隊和一系列現代化設備儀器，建立了由無血清懸浮培養技術、培養過程及生物反應器設計放大與強化技術、大規模高密度流加和連續灌注培養技術、培養過程計算機實時監測與控制技術、病毒類產品大規模技術等核心技術組成的大規模動物細胞培養技術及其生物反應器工程平臺。
1、動物細胞無血清懸浮培養技術

研制開發了多種適合于雜交瘤細胞、rCHO細胞、昆蟲細胞大規模懸浮培養過程的無血清/無蛋白培養基組成，成分明確，且細胞生長和產物表達水平與有血清培養基相當，成本比國外同類產品降低30%以上，其技術特點在于不僅能促進細胞生長、防止細胞損傷，而且還能支持細胞在大規模生物反應器中實現高密度培養，并有利于泡沫控制。

2、動物細胞培養過程及生物反應器設計放大與強化技術

與幾何放大、因次放大等經驗放大方法不同的是，本平臺所擁有的動物細胞培養過程及生物反應器放大與強化技術是根據動物細胞大規模高密度培養過程的特點，在氣液傳質和流體力學等理論的指導下，在認識細胞與流體剪切力、細胞株與氣泡相互作用機理的基礎上，其核心是采用機械攪拌和直接通氣鼓泡強化氣液傳質能力和流體混合條件，以使培養過程和生物反應器能支持108cell/ml以上細胞密度生長的能力，同時能有效消除流體剪切和氣泡對細胞的損傷與破損作用，實現放大過程中強化供氧混合與防止細胞破損的統一，使大規模細胞培養過程及其生物反應器能夠重復實驗規模的試驗結果，從而為動物細胞表達產品的工業化提供寬廣的放大與強化空間。同時，本平臺也已具備100升以上規模高密度動物細胞培養過程及其各類生物反應器系統的研究設計和開發能力。

3、動物細胞大規模高密度流加和連續灌注培養技術

與已往連續流加和灌注培養技術不同的是，本平臺所建立的動物細胞高密度連續流加和灌注培養技術的特點是通過調控細胞的生理狀態和代謝網絡，設計優化的培養基營養組成和流加、灌注技術，從而提高營養物代謝和能量利用率，降低有毒副產物生成，有效解決營養物耗竭和有毒副產物積累的矛盾，這樣可在相同培養基流加或灌注速率的條件下細胞密度可比現有流加或灌注培養技術提高四至五倍，上清夜中目標產物濃度可比傳統批式（Batch）培養提高六至十倍以上，過程產率和生物反應器能力則可同時提高數十倍，從而顯著提高細胞培養過程的經濟性，*改變傳統灌注培養方式只提高產量不提高經濟性的缺陷。

4、病毒類產品大規模技術

在病毒類產品工業化過程開發方面，現已建立起集生物反應器、微載體和動物細胞（Vero、BHK等）大規模培養技術為一體的人畜用病毒疫苗工業化技術，和以293細胞無血清懸浮培養技術為核心的病毒載體技術，不僅為病毒類產品的工業化解決了規模問題，*改變了傳統手工式和經驗式的滾瓶方式，而且通過研究和優化細胞生理狀態與病毒感染復制的關系，顯著提升工業化過程的經濟性。在50L生物反應器中批式培養上述細胞，其密度可達3×106cells/mL以上，灌注培養細胞密度可達1×107cells/mL以上，病毒滴度比傳統滾瓶工藝提高2至3個單位（相當于濃度單位2至3個數量級）。目前已能結合具體病毒類產品進行工業化過程的開發和優化。

5、培養過程計算機實時監測與控制技術

傳統動物細胞培養過程及其生物反應器能夠進行實時監測和控制的參數只有溫度、攪拌轉速、溶解氧濃度（DO）和pH值等物理環境參數，而與細胞生理狀態和代謝活性相關的生理生化參數卻一概不能進行實時檢測和控制，與此不同的是本平臺所建立的計算機實時監測與控制技術，是利用OUR（細胞耗氧速率）與細胞生長動力學、代謝動力學參數間的關系，通過計算機在線檢測培養過程中OUR的變化，以監測和控制培養過程中的細胞密度、細胞代謝活性、細胞生長速率、營養物代謝途徑和目標產物表達等生理生化關鍵參數，從而為動物細胞株工業化培養過程的自動在線監測和控制奠定了基礎。