利用生物反应器培养植物细胞的研究进展（Ⅱ）

介绍了当前用于植物细胞培养的生物反应器类型（搅拌式、气升式、转鼓式和鼓泡式生物反应器）及其特点,对各种类型的反应器进行了比较与选择;并进一步介绍了植物细胞固定化培养,提出今后利用反应器大规模培养植物细胞的发展研究方向。     

利用生物反应器培养植物细胞的研究进展(Ⅱ)

介绍了当前用于植物细胞培养的生物反应器类型(搅拌式、气升式、转鼓式和鼓泡式生物反应器)及其特点,对各种类型的反应器进行了比较与选择;并进一步介绍了植物细胞固定化培养,提出今后利用反应器大规模培养植物细胞的发展研究方向。     

植物细胞培养生物反应器的种类特点及展望

生物反应器技术应用于植物细胞培养既可以打破环境条件的限制,又有助于生产过程的人为调控,为植物细胞大规模培养或工厂化直接生产植物细胞有用代谢产物创造了条件,是当前植物细胞培养工作的研究热点。在介绍植物细胞培养特点的基础上,对适用于植物细胞培养的各类生物反应器(搅拌式生物反应器、非搅拌式生物反应器、用于植物细胞固定化培养的生物反应器、光生物反应器以及一次性培养生物反应器)的原理、优缺点等进行比较分析,最后提出了植物细胞培养生物反应器研究的发展方向,以期为植物细胞培养生物反应器的选择及改良提供参考。     

植物生物反应器优化策略与最新应用*

随着分子生物学和植物基因工程的迅猛发展以及分子医药和现代农业等学科的交叉融合,植物生物反应器已成为分子医药农业的核心内容。利用植物生物反应器生产抗体、疫苗和功能性食品,具有规模化、成本低、安全性高、周期短等优势。2022年2月,加拿大卫生部批准了新型冠状病毒疫苗Covifenz^®,这是世界首款植物源人体疫苗,标志着以植物生物反应器为代表的分子医药农业时代的来临。综述植物叶片和种子等代表性的植物生物反应器类型,分析瞬时表达系统和稳定表达系统的构建原理和应用,探讨通过启动子和密码子优化、糖基化过程“人源化”、基因沉默抑制和蛋白酶作用抑制等优化植物生物反应器的策略,总结国内外抗体、疫苗和功能性食品等植物源产品的开发进展,以期为我国植物生物反应器的研究及其在分子医药领域的应用提供参考。     

植物生物反应器表达药用蛋白研究新进展

植物生物反应器被称为"分子农田",它具有无限生产重组蛋白的巨大潜力。利用转基因植物表达的重组蛋白具备原有的理化性质和生物活性,从而为人类提供了一种大量生产药用蛋白的安全可靠、经济、方便的新生产体系。目前已广泛运用于工业、农业尤其是生命科学以及医学制造领域。用植物生物反应器产重组疫苗、重组抗体和其他药用蛋白已成为国内外基因工程研究热点之一。然而,转基因植物产物的表达量、下游加工等问题却也成为利用植物生物反应器应用的限制因素。本文就其优势、近三年内国内外转基因植物生产药用蛋白的研究进展、存在问题及对策作一综述。     

分子医药农业研究进展

分子医药农业是利用转基因植物为载体,以农业生产的方式规模化生产各种有治疗用途的重组蛋白质及多肽。近20年来,随着植物生物反应器技术的多元化发展以及日趋成熟,植物分子医药农业产业悄然而生。近几年,一些分子医药农业生产的植物源医药产品已实现规模化生产,并进入市场。文中结合国内外最新的研究进展,重点对几种主要植物生物反应器的研究、产品的规模化生产以及产业化进程进行了阐述,以期为我国分子医药农业领域的研究与应用提供参考。     

分子医药农业研究进展

分子医药农业是利用转基因植物为载体,以农业生产的方式规模化生产各种有治疗用途的重组蛋白质及多肽。近20年来,随着植物生物反应器技术的多元化发展以及日趋成熟,植物分子医药农业产业悄然而生。近几年,一些分子医药农业生产的植物源医药产品已实现规模化生产,并进入市场。文中结合国内外最新的研究进展,重点对几种主要植物生物反应器的研究、产品的规模化生产以及产业化进程进行了阐述,以期为我国分子医药农业领域的研究与应用提供参考。     

高通量植物生物反应器及其在遗传资源挖掘中的应用

生物反应器(bioreactor)是一种以表达目标产物或获得繁殖体为目的的设备系统,包括微生物、动物、植物生物反应器以及相关设备。植物生物反应器(phytobioreactor)是借鉴植物组织培养和微生物发酵原理制作的设备系统。其中,应用较广泛的是间歇浸没式植物生物反应器。与传统植物组织培养相比,该方法具备可换气、无需转接和大容量培养等特点。国内制作的BIOF系列新型植物生物反应器还可以利用串/并联方法,实现更高通量培养能力,其应用于植物种苗繁育、代谢产物的表达、耐盐等变异的定向筛选、植物生长发育的动态分析等方面均具备显著优势。现代植物生物技术在基础研究和产业方面的应用对植物生物反应器提出了新要求,新型生物反应器应用方法的持续改进和设备系统的不断完善,使其成为植物学领域的高效研究平台,并将促进植物育种和植物源化合物的发掘等方面研究效率的提高。     

植物生物反应器在生物制药方面应用的进展

植物生物反应器表达产物贮藏在种子、果实、块茎中便于贮运,并具有无毒性和副作用,安全可靠,无残存DNA和潜在致病致癌性等优点,鉴于以上优点,所以,基于转基因植物的"分子农业"在上世纪末刚提出就成为研究热点。目前,在生物药用蛋白成为世界研究潮流的大背景下,关于植物生物反应器的研究业已取得一定突破和成绩。本文就在生物制药方面植物生物反应器的应用进展进行综述。     

植物生物反应器在分子医药农业中的应用

植物生物反应器作为分子医药农业的核心内容,与动物反应器和微生物反应器相比具有操作简便、成本低、规模化、周期短等优势,越来越多地被人们认识和应用。阐述了植物生物反应器转化载体构建和基因优化的方法、常用的植物受体种类,以及植物表达系统类型三个方面的研究进展。随着药用蛋白需求量的大幅度增加,植物生物反应器以其低成本的优势将显示出广阔的应用前景。     

植物生物反应器研究现状、瓶颈及策略

近10年,植物作为重组蛋白生产系统是生命科学中研究最活跃领域之一。植物系统具有低成本、安全和易规模化优势,其表达生物活性药用蛋白能力已被许多研究所证实;同时,植物药用蛋白产品还表现出潜在的市场和广阔应用前景。鉴于此,回顾了植物生物反应器兴起,介绍了植物表达系统和重组蛋白研究现状,综述了植物生物反应器面临瓶颈问题、解决对策和未来一段时间内研究热点;在展望植物生物反应器前景同时,对我国研究现状、与国外差距和未来发展应采取策略进行了讨论。     

Bioreactor engineering for recombinant protein production in plant cell suspension cultures

A review of over 15 years of research, development and commercialization of plant cell suspension culture as a bioproduction platform is presented. Plant cell suspension culture production of recombinant products offers a number of advantages over traditional microbial and/or mammalian host systems such as their intrinsic safety, cost-effective bioprocessing, and the capacity for protein post-translational modifications. Recently significant progress has been made in understanding the bottlenecks in recombinant protein expression using plant cells, including advances in plant genetic engineering for efficient transgene expression and minimizing proteolytic degradation or loss of functionality of the product in cell culture medium. In this review article, the aspects of bioreactor design engineering to enable plant cell growth and production of valuable recombinant proteins is discussed, including unique characteristics and requirements of suspended plant cells, properties of recombinant proteins in a heterologous plant expression environment, bioreactor types, design criteria, and optimization strategies that have been successfully used, and examples of industrial applications.     

Biosafe Ginseng: A Novel Source for Human Well‐Being

Given the enormous biodiversity in field cultivation, bioengineers were only to look within nature to find new promising phytomolecules or biochemical pathways from plant biofactories. The present review discusses pilot‐scale bioreactor cultivation of adventitious roots of ginseng and the enhanced production of pesticide‐free bioactive phytomolecules. This biotechnological method is described together with a discussion on economic and biosafety aspects. Besides the “classical” tissue culture as a subject of research on ginseng, new developments and efforts in pilot‐scale bioreactor tissue modeling and in the generation of artificial adventitious roots are considered. Additionally, recent progress in the field of medicinal and nutritional roles of adventitious roots produced in a pilot‐scale bioreactor are discussed.     

Application of bioreactor systems for large scale production of horticultural and medicinal plants

Automation of micropropagation via organogenesis or somatic embryogenesis in a bioreactor has been advanced as a possible way of reducing costs. Micropropagation by conventional techniques is typically a labour-intensive means of clonal propagation. The paper describes lower cost and less labour-intensive clonal propagation through the use of modified air-lift, bubble column, bioreactors (a balloon-type bubble bioreactor), together with temporary immersion systems for the propagation of shoots, bud-clusters and somatic embryos. Propagation of Anoectochilus, apple, Chrysanthemum, garlic, ginseng, grape, Lilium, Phalaenopsis and potato is described. In this chapter, features of bioreactors and bioreactor process design specifically for automated mass propagation of several plant crops are described, and recent research aimed at maximizing automation of the bioreactor production process is highlighted.     

利用植物生物反应器生产药用蛋白质

植物生物反应器是一种安全、环保、廉价的生产系统。它已成为生产药用蛋白质的理想载体并受到广泛的关注。目前,生物反应器通过靶向表达来提高外源蛋白质产量取得了一定的效果。本文简要介绍了生物反应器的选择,并着重阐述了通过在空间上的定位表达和时间上的诱导表达来提高药用蛋白质产量方面的最新研究进展,同时展望了未来的发展前景。     

动植物细胞或组织生物反应器悬浮培养过程中的通气方式

通气在动植物细胞或组织生物反应器培养过程中起着至关重要的作用,而同时通气过程所产生的机械损伤力亦可对细胞造成直接的伤害,因此,通气方式是动植物细胞或组织生物反应器培养过程设计与工程放大的关键技术之一。本文综述了动植物细胞或组织生物反应器悬浮培养过程中三种主要通气(异养培养时又称供氧)方式的结构特点,及其对气液传质、生物量、代谢产物量和细胞损伤的影响,以及改进的新型通气方式和几种通气方式的融合并用。