在生物制藥與疫苗生產(chǎn)領(lǐng)域，細胞培養(yǎng)技術(shù)占據(jù)著核心地位。從早期簡單的細胞維持培養(yǎng)，到如今高度復雜、精準控制的工業(yè)化生產(chǎn)體系，細胞培養(yǎng)技術(shù)的發(fā)展日新月異。它不僅是生產(chǎn)重組蛋白、單克隆抗體、病毒載體疫苗等高價值生物制品的關(guān)鍵手段，也是推動生物醫(yī)藥產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新發(fā)展的重要引擎。

不同的細胞類型具有各自的特點，適用于不同的產(chǎn)物生產(chǎn)。哺乳動物細胞，如中國倉鼠卵巢細胞（CHO），因其具有復雜的蛋白應(yīng)用廣泛。人胚腎細胞（HEK293）則因其易于轉(zhuǎn)染、生長迅速等特點，在病質(zhì)翻譯后修飾能力，能夠生產(chǎn)出結(jié)構(gòu)和功能與人源蛋白高度相似的產(chǎn)物，所以在重組蛋白和單克隆抗體生產(chǎn)中毒載體生產(chǎn)方面表現(xiàn)出色。非洲綠猴腎細胞（Vero）具有良好的病毒耐受性和高病毒產(chǎn)量，是多種疫苗生產(chǎn)的首選細胞系，如流感疫苗、狂犬疫苗等。在選擇細胞類型時，需要綜合考慮產(chǎn)物的特性、細胞的生長特性、培養(yǎng)條件要求、安全性以及法規(guī)合規(guī)性等多方面因素。

將編碼目標產(chǎn)物的基因?qū)胨拗骷毎羌毎甸_發(fā)的關(guān)鍵步驟。常用的轉(zhuǎn)染方法有化學轉(zhuǎn)染（如脂質(zhì)體轉(zhuǎn)染、PEI轉(zhuǎn)染）、物理轉(zhuǎn)染（如電穿孔法）以及病毒轉(zhuǎn)導。轉(zhuǎn)染后，細胞群體中僅有一小部分細胞成功攝取并穩(wěn)定表達目標基因，因此需要進行篩選。通過在培養(yǎng)基中添加特定的選擇標記（如抗生素抗性基因），只有成功轉(zhuǎn)染并表達選擇標記的細胞才能存活并繼續(xù)生長。在此基礎(chǔ)上，進一步通過有限稀釋法、單細胞克隆挑選等技術(shù)，從混合細胞群體中分離出單個細胞，培養(yǎng)建立單克隆細胞株。單克隆細胞株具有遺傳背景一致、產(chǎn)物表達穩(wěn)定均一的優(yōu)點，能夠保證產(chǎn)品質(zhì)量的一致性和穩(wěn)定性。

培養(yǎng)基是細胞生長的"土壤"，其配方優(yōu)化對細胞培養(yǎng)至關(guān)重要。由于胎牛血清（FBS）存在風險，無血清培養(yǎng)基（SFM）發(fā)展迅速，，從"簡單替代"到"功能優(yōu)化"演進。早期替代品仍含動物成分，存在風險。現(xiàn)代無血清培養(yǎng)基為"化學成分確定"型，不含動物成分，通過代謝組學和系統(tǒng)生物學方法設(shè)計配方，滿足細胞不同生長階段需求。定制化培養(yǎng)基是發(fā)展趨勢，根據(jù)特定細胞系和產(chǎn)品類型設(shè)計配方。高通量篩選技術(shù)進步和AI驅(qū)動的培養(yǎng)基設(shè)計系統(tǒng)縮短了開發(fā)周期，快速找到最優(yōu)解。在疫苗生產(chǎn)中，培養(yǎng)基選擇需考慮病毒復制效率和抗原性。哺乳動物細胞培養(yǎng)基產(chǎn)生的病毒抗原更接近天然構(gòu)象，免疫原性更高。

1、科興中維新冠滅活疫苗：Vero 細胞培養(yǎng)的規(guī)模化突破，Vero 細胞培養(yǎng)工藝支撐科興疫苗實現(xiàn)年產(chǎn)能超 20 億劑，體現(xiàn)了貼壁細胞培養(yǎng)在應(yīng)急疫苗生產(chǎn)中的關(guān)鍵價值。

科興中維在新冠疫苗生產(chǎn)中，采用非洲綠猴腎上皮細胞（Vero 細胞）作為病毒宿主，通過微載體懸浮培養(yǎng)技術(shù)實現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)。在 2000L 一次性生物反應(yīng)器中，Vero 細胞密度可達 1×10? cells/mL 以上，病毒滴度較傳統(tǒng)細胞工廠提升 10 倍。其關(guān)鍵技術(shù)包括：

微載體優(yōu)化：選用 Dextran 基質(zhì)微載體，表面改性后比表面積達 1500cm²/mL，細胞附著效率提升 40%；

病毒擴增工藝：采用分批補料（Fed-batch）模式，通過實時監(jiān)測葡萄糖消耗動態(tài)調(diào)整補料策略，使病毒產(chǎn)量穩(wěn)定在 10? PFU/mL 以上；

滅活與純化：β- 丙內(nèi)酯滅活結(jié)合層析純化技術(shù)，確保疫苗抗原純度 > 95%，內(nèi)毒素 < 0.1EU/mg。

2. 默克 Gardasil 九價 HPV 疫苗：昆蟲細胞表達系統(tǒng)的創(chuàng)新，該工藝突破了哺乳動物細胞培養(yǎng)的限制，為多價疫苗生產(chǎn)提供了高效平臺。

默克的九價 HPV 疫苗采用昆蟲細胞（sf-9）- 桿狀病毒表達系統(tǒng)生產(chǎn)病毒樣顆粒（VLPs）。通過密碼子優(yōu)化的 HPV L1 基因轉(zhuǎn)染 sf-9 細胞，在無血清培養(yǎng)基中實現(xiàn) L1 蛋白高效表達，電鏡下可見直徑 55nm 的 VLPs 顆粒。技術(shù)特色包括：

無血清培養(yǎng)基定制：添加酵母提取物和植物源水解物，使 L1 蛋白表達量達 200mg/L，較含血清體系提升 3 倍；

病毒樣顆粒自組裝：L1 蛋白在昆蟲細胞內(nèi)自發(fā)組裝成 VLPs，無需額外純化步驟，純度達 99% 以上；

規(guī)模化生產(chǎn)：采用 500L 氣升式生物反應(yīng)器，利用桿狀病毒感染復數(shù)（MOI）動態(tài)調(diào)控技術(shù)，實現(xiàn)批次間 VLPs 產(chǎn)量變異系數(shù) < 5%。

1. 藥明生基慢病毒載體生產(chǎn)：HEK293 懸浮培養(yǎng)的工藝革新，懸浮培養(yǎng)技術(shù)使慢病毒載體生產(chǎn)成本降低 35%，為基因治療產(chǎn)業(yè)化提供了關(guān)鍵支撐。

藥明生基在 CAR-T 細胞治療的慢病毒載體生產(chǎn)中，開發(fā)了無血清懸浮培養(yǎng) HEK293 細胞的全流程方案。通過四質(zhì)粒瞬轉(zhuǎn)系統(tǒng)和自主優(yōu)化的懸浮細胞株，實現(xiàn)慢病毒滴度 > 5×10? TU/mL，下游回收率達 40%。核心技術(shù)包括：

細胞株工程：敲除 HEK293 細胞中的 SV40 LT 基因，降低致瘤風險，同時過表達轉(zhuǎn)錄因子提高病毒包裝效率；

灌流培養(yǎng)工藝：采用中空纖維截留技術(shù)，維持細胞密度 > 30×10? cells/mL，培養(yǎng)周期延長至 21 天，較批次培養(yǎng)產(chǎn)能提升 5 倍；

一次性生產(chǎn)系統(tǒng)：從細胞培養(yǎng)到病毒純化全流程使用一次性設(shè)備，縮短清潔驗證時間 60%，滿足緊急臨床需求。

2. 再生元 REGEN-COV 抗體：CHO 細胞無血清培養(yǎng)的規(guī)模化，該工藝支撐 REGEN-COV 在新冠疫情期間實現(xiàn)全球供應(yīng)，體現(xiàn)了 CHO 細胞培養(yǎng)在治療性抗體生產(chǎn)中的主流地位。

再生元的 REGEN-COV 抗體雞尾酒采用 CHO-K1 細胞無血清培養(yǎng)工藝，通過 CRISPR 敲除 GS 基因并整合雙抗表達盒，在 Fed-batch 模式下實現(xiàn)抗體濃度 > 6g/L。其培養(yǎng)基優(yōu)化策略包括：

代謝流重編程：用半乳糖替代 30% 葡萄糖，乳酸積累降低 50%，pH 波動控制在 ±0.2 范圍內(nèi)；

補料策略優(yōu)化：基于拉曼光譜實時監(jiān)測氨基酸消耗，采用分段補料模式，谷氨酰胺利用率提升 35%；

下游純化創(chuàng)新：Protein A 親和層析結(jié)合低 pH 病毒滅活，單步純化收率 > 90%，宿主細胞蛋白殘留 < 20ppm。

諾華 Kymriah：CAR-T 細胞的自動化封閉培養(yǎng)，自動化細胞培養(yǎng)技術(shù)解決了 CAR-T 生產(chǎn)的個體化瓶頸，支撐 Kymriah 在全球治療超 5 萬例患者，展現(xiàn)了細胞培養(yǎng)技術(shù)在精準醫(yī)療中的革命性價值。

諾華的 CAR-T 療法 Kymriah 采用患者自體 T 細胞體外培養(yǎng)工藝，通過慢病毒轉(zhuǎn)染和無血清培養(yǎng)基擴增，實現(xiàn) CD19 特異性 CAR-T 細胞的規(guī)模化生產(chǎn)。關(guān)鍵技術(shù)包括：

個體化細胞處理：采用 CliniMACS Prodigy 自動化系統(tǒng)，從患者外周血單核細胞（PBMC）分離到 CAR-T 細胞回輸全程封閉，培養(yǎng)周期從傳統(tǒng)的 14 天縮短至 7 天；

培養(yǎng)基創(chuàng)新：添加 IL-7 和 IL-15 細胞因子，維持 T 細胞干性，擴增后 CAR+ T 細胞比例 > 90%，殺傷活性較血清培養(yǎng)提升 2 倍；

質(zhì)量控制體系：建立實時活細胞成像系統(tǒng)，監(jiān)測 T 細胞形態(tài)和增殖動力學，確保每劑產(chǎn)品的 CD19 + 細胞清除率 > 95%。

中國科學院肝類器官模型：藥物肝毒性篩選的新范式，3D 類器官培養(yǎng)技術(shù)為藥物安全性評估提供了更接近人體生理的體外模型，推動 FDA 逐步淘汰動物毒理學實驗。

中科院上海營養(yǎng)與健康研究所開發(fā)的人多能干細胞（hPSCs）衍生肝類器官（HLOs），包含肝細胞、膽管細胞和星狀細胞等，可模擬藥物性肝損傷（DILI）。其技術(shù)突破包括：

類器官構(gòu)建：通過 Wnt/β-catenin 信號通路調(diào)控，誘導 hPSCs 分化為具有膽小管結(jié)構(gòu)的 3D 類器官，白蛋白分泌量達 500ng/mL/24h；

毒理學篩選平臺：采用 TGFβ 誘導肝纖維化模型，結(jié)合高內(nèi)涵成像系統(tǒng)，每孔提取 16 個纖維化特征參數(shù)，成功篩選出 SD208 等抗纖維化化合物；

臨床相關(guān)性驗證：對乙酰氨基酚處理 HLOs 后，ALT/AST 升高幅度與臨床 DILI 患者一致性達 82%，優(yōu)于傳統(tǒng) 2D 肝細胞模型。