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所谓细胞基质就是用于“养”病毒的细胞,作用是为了给病毒提供“粮食”,让病毒“吃饱喝足”,以便病毒大量增殖,进而为制备疫苗提供原料。目前,我们使用的绝大多数病毒类疫苗主要依靠细胞来培养病毒,原因是病毒这类微生物功能不全,不能依靠自身的“器官”完成“传宗接代”,需要借助宿主细胞的“器官”进行复制,从而达到种族延续的目的。
目前应用于疫苗生产的细胞基质有原代细胞、二倍体细胞、传代细胞等,以上细胞基质均是提供给病毒的“粮食”,用于它们的生长、复制,以至于“传宗接代”。目前我们生产病毒类疫苗的步骤可简述如下:
所以作为主要“营养物”的细胞基质,其质量的优劣,直接影响疫苗的质量和产量;而病毒“粮食”的优劣不取决于来源于高贵的人或者低等的动物,首先要看制备疫苗的病毒株是否喜欢“吃”这种“粮食”(即病毒株在细胞基质中适宜生长与否),其次细胞是否安全(包括来源是否可追溯、是否经过全面检定,排除了可能存污染的致病因子(病毒、细菌等等))、细胞是否便于培养以及培养的成本效益等等。
1.原代细胞:是直接来源于动物,如来自地鼠、狗、猴、牛、兔的肾细胞,来自鸡胚成纤维细胞等。原代细胞的好处是容易获得,但存在养动物、宰杀、获取细胞,容易受到外源性污染,并且制备的细胞批次之间的差异大,细胞均一性控制难度大。
我们以流感疫苗为例,绝大多数的流感疫苗是用鸡胚制备的,鸡胚顾名思义就是鸡蛋孵化后的胚胎,所以流感疫苗的产量和质量就受限于鸡蛋的供应和质量控制。为了解决以上问题,科学家们用传代细胞来替代鸡蛋培养流感病毒,例如用MDCK细胞生产流感疫苗,并已获批上市使用。
2.二倍体细胞:与原代细胞相似,二倍体细胞具有有限的连续传代的能力;如来自人源的WI-38 、MRC-5以及来自猴源的FRhl-2,因为来自于人源,细胞本身残留物对于受种者安全风险是比较低的,但是获取困难、不易培养、难于大规模生产,通常不能用于生物反应器进行高密度培养,因此生产成本相对较高。
3.传代细胞:来源于动物,如Vero细胞、MDCK细胞,因具有无限传代、容易培养、容易放大、特别适合用生物反应器进行高密度培养,生产成本相对较。其中又以Vero细胞应用最为广泛,国内目前用生物反应器的培养体积胆管已经超过1000L,国际上通用原则规定其来源清晰、工作代次控制在150代以内适用于病毒类疫苗的生产;目前我们使用的疫苗包括脊髓灰质炎疫苗、手足口疫苗、狂犬病疫苗、乙型脑炎疫苗、天花疫苗、轮状病毒疫苗、新冠疫苗等是由传代细胞中的Vero细胞生产的。
参考文献:
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2. World Health Organization. Requirements for the use of animal cells as in vitro substrates for the production of biologicals. WHO Technical Report Series, No. 878; 1998, http://www.who.int/biologicals/publications/trs/areas/vaccines/cells/WHO TRS 878 A1Animalcells.pdf.
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4.高宁等.细胞基质流行性感冒疫苗及其生产方式的研究进展[J].中国生物制品学.2020.33:1076-1080.
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