气升式生物反应器在杂交瘤细胞培养中的应用

前述研究工作基础上,设计开发了10L规模的动物细胞培养用气升式生物反应器。应用该生物反应器悬浮培养杂交瘤细胞．通过平行试验,考察了该反应器设计的合理性和可靠性。结果显示该反应器不存在限制细胞生长、代谢和产物生成的因素,而且细胞破损技彻底消除,表明该气升式生物反应器给细胞生长、代谢和产物生成提供了理想的培养环境,其设计是成功的。     

表达抗-CD25单克隆抗体的GS-NS0骨髓瘤细胞无血清培养及代谢特性

抗-CD25单克隆抗体作为免疫抑制剂拥有广阔的市场前景和巨大的经济价值。本实验以表达抗?CD25单克隆抗体的GS-NS0细胞为研究对象,开发了支持其大规模培养和抗体表达的无血清低蛋白培养基,批培养最大活细胞密度和最大抗体浓度分别达3×106cells/mL和300mg/L以上,比商业无血清培养基(Excell 620+0.2% primatone)分别提高了100%和46%。通过批培养实验,研究了细胞的生长、葡萄糖和氨基酸代谢、以及产物表达特点,并揭示了批培养过程中初始葡萄糖浓度对GS-NS0细胞生长与代谢的影响规律。为优化GS-NS0细胞培养过程和抗CD25单抗成功迈向产业化提供了重要的科学依据。     

采用计算流体力学技术研究搅拌对兽疫链球菌发酵生产透明质酸的影响

搅拌是影响透明质酸(HA)发酵的一个重要因素,然而有关搅拌对HA发酵影响的认识存在较大争议。本研究采用计算流体力学(CFD)技术深入研究了搅拌对菌体生长和HA合成的影响。结果表明,菌体量和HA产量受搅拌转速的影响很小,而HA分子量随着转速的增加呈现出先增加后降低的趋势。分阶段控制转速研究表明转速对HA分子量的影响主要体现在HA合成阶段。CFD计算结果表明随着搅拌转速的增加,混合时间降低的同时反应器内部的剪切速率明显增加。最终通过改变搅拌桨组合方式的手段有效地解决了上述矛盾,并使得HA分子量提高23.9%。     

造血细胞体外悬浮培养和生物反应器开发

为解决造血细胞的静态培养中由浓度梯度引起的培养不稳定、环境不均一、难放大等问题,首先采用转瓶对脐血单个核细胞进行了悬浮培养研究,结果表明,悬浮培养中总细胞、集落和CD34^＋细胞的扩增都高于静态的方瓶培养。在测试了所用材料生物相容性的基础上,开发了可以控制溶氧和pH的生物反应器,并将其应用到造血细胞的批培养中,结果表明反应器的培养环境均一,可实现较高密度的培养,而且总细胞、集落和CD34^＋细胞的扩增都优于静态培养。大规模的反应器培养有利于解决临床应用中细胞数量不足的问题。     

抗氧化剂对皮肤角质细胞体外寿命的影响

考察了抗氧化剂对鼠角质细胞体外培养寿命的影响。实验发现在角质细胞的体外培养过程中添加抗氧化剂有利于延长细胞的寿命,其中效果最好的是巯基乙醇,其次为过氧化氢酶和SOD,但在体外培养过程中,角质细胞生长速率仍然逐渐下降。实验还发现,添加抗氧化剂可在一定程度上提高角质细胞的克隆形成率,减缓细胞衰老速率。同时,通过考察鼠表皮角质细胞衰老动力学,获得了对应于不同抗氧化剂的细胞衰老动力学常数。      

骨髓间充质干细胞无血清培养

为建立一种化学成分明确的、能用于体外扩增骨髓间充质干细胞的无血清培养基, 且骨髓间充质干细胞经无血清培养扩增后仍能保持其多向分化的潜能。采用密度梯度离心结合贴壁法从1月龄新西兰大白兔股骨中分离骨髓间充质干细胞, 比较在含10%胎牛血清的培养基(SCM)和自制的化学成分明确的无血清培养基(CDSFM)中骨髓间充质干细胞的形态、增殖能力, 以及扩增后的骨髓间充质干细胞的细胞周期、集落形成能力和成骨、成脂肪分化能力。经过10 d的培养, 骨髓间充质干细胞在自制的无血清培养基中扩增了50倍, 在含10%胎牛血清的培养基中扩增了40倍。在无血清和有血清培养基中扩增后的细胞中G0/G1期比例分别为(80.31%±0.6%)和(75.24%±4.0%), 两者无显著差异(P>0.05)。无血清培养扩增后的骨髓间充质干细胞集落形成率(12.7%±4.0%)低于有血清培养组(28.7%±4.2%), 两者比较差异显著(P<0.01)。经过无血清培养扩增的骨髓间充质干细胞在成骨、成脂肪诱导分化培养基中能够分化成成骨和脂肪细胞。自制的化学成分明确的无血清培养基能够在体外培养扩增骨髓间充质干细胞, 并且维持其干细胞特性, 可以用于细胞治疗以及生物医学研究。     

CD34+和CD34-细胞在NOD/SCID小鼠体内的造血重建

利用非肥胖糖尿病型重症联合免疫缺陷型(NOD/SCID)小鼠模型, 比较了新鲜及培养后的CD34+和CD34-细胞在体内植入及重建造血能力。从新鲜脐血及培养后的单个核细胞(MNC)中分离出CD34+和CD34-细胞, 经尾静脉输注入经亚致死剂量照射的NOD/SCID小鼠体内, 6周后处死存活的小鼠, 取其骨髓、脾脏和外周血细胞, 分别进行细胞表型分析、造血集落形成单位和人特异性基因的检测。经检测, 输注CD34+细胞和混合细胞的小鼠, 其体内CD45+细胞及人源各系血细胞的含量相近, 两者均远远高于输注CD34-细胞的小鼠。输注培养后CD34-细胞的小鼠饲养6周后全部死亡,输注培养后CD34+细胞的小鼠存活率约为66.7%, 而输注培养后混合细胞的小鼠全部存活, 且在两组存活的小鼠体内均能检测到CD45+细胞及人源各系血细胞。结果表明: 无论是新鲜还是培养后的CD34+细胞均具有在NOD/SCID小鼠体内植入和重建造血能力, 而CD34-细胞不具有该能力, 但CD34-细胞与CD34+细胞同时输注有助于提高小鼠的存活率, 说明其对CD34+细胞在小鼠体内发挥植入和造血重建能力有一定的辅助作用。     

流感病毒生产的维持培养基开发及细胞代谢特征分析

采用Simplex Lattice设计开发出适于流感病毒在MDCK细胞中高效扩增的维持培养基,同时以细胞生长培养基作为对照组,研究该培养基下病毒感染后的细胞代谢特征。通过统计学方法,确定维持培养基由A和F培养基以0.586∶0.432比例混合组成,在2 L生物反应器中其所支持的最大病毒滴度为214.062 HAU/100μL,较对照组提高了59.55%。代谢分析表明,在葡萄糖初始浓度一致的条件下,维持培养基组增强了细胞对葡萄糖的摄取及糖酵解途径,对于利于病毒增殖的组分,如丝氨酸、精氨酸、异亮氨酸等,细胞的消耗速率显著增强;对于抑制病毒扩增的组分,如丙氨酸,细胞的生成速率大幅度下降。该研究方法和所得的关键细胞代谢特征对于其他病毒疫苗培养基的开发和优化提供了方法借鉴和理论指导。     

三维支架材料中软骨细胞生长过程的数值模拟

组织工程是临床上用于修复以及重建受损软骨的一项有广泛应用前景的方法。但是在支架材料内部物质传递仅仅依赖于扩散,这是支架材料中细胞生长的主要限制因素。利用氧扩散-反应基本原理建立了软骨细胞生长过程的数学模型,同时考虑了由于细胞生长引起的扩散系数下降以及空间抑制因素对细胞生长的影响。模拟结果与实验数据吻合良好,表明该模型对材料内部的细胞生长的分析具有较高的可靠性,可用于组织工程生物反应器以及三维多孔支架材料的优化设计。     

贴壁培养方式中昆虫细胞的生长限制性因素研究

以昆虫细胞为宿主生产病毒杀虫剂或进行基因工程产品的开发,是动物细胞培养领域十分有吸引力的研究方向。近年来,昆虫细胞的体外培养尽管在培养条件的优化⑴、培养基的开发⑵以及工艺癍程的设计⑶等诸多方面取得了令人鼓舞的进展,但由于对影响细胞生长及代谢的各类限制性因素尚缺乏全面系统的了解,因而目前的技术水平还远不能设计出优化的培养系统以满足产业化的需要。众所周知,细胞的生长和产物的形成是多种环境因素和细胞内复杂代谢反应的综合结果,因此。对生长限制性因素的考察也应有全局观念,即：在重视生化环境(外因)对细胞培养过程影响的同时,也不能忽视细胞株自身性能(内因)对最终培养结果的影响。以往的研究〔4.5〕大多仅就个别营养限制性因素进行孤立地探讨,缺乏从内外因两方面对昆虫细胞培养过程的认识。最近,以微载体技术或堆积床技术贴壁培养昆虫细胞业已证明具有很大的发展前途〔6.7〕。为此．本文以贴壁培养的秋黏虫细胞(IPLB-Sf2l—AE)和粉蚊夜蛾细胞(BTI—Tn一5Bl-4)为研究对象,在考察环境限制性因素的同时,亦从细胞自身特点出发考察了不同细胞株的生长及代谢性能。研究结果可望为贴壁培养技术的深入应用以及培养过程的合理设计提供参考。