牛血清在細(xì)胞培養(yǎng)中的作用與質(zhì)量要求

huang080808

牛血清在細(xì)胞培養(yǎng)中的作用與質(zhì)量要求- -                                       現(xiàn)代生物技術(shù)一般認(rèn)為包括基因工程技術(shù)、細(xì)胞工程技術(shù)、酶工程技術(shù)和發(fā)酵工程技術(shù)，而這些技術(shù)的發(fā)展幾乎都與細(xì)胞培養(yǎng)有密切關(guān)系，特別是在醫(yī)藥領(lǐng)域的發(fā)展，細(xì)胞培養(yǎng)更具有特殊的作用和價(jià)值。比如基因工程藥物或疫苗在研究生產(chǎn)過(guò)程中很多是通過(guò)細(xì)胞培養(yǎng)來(lái)實(shí)現(xiàn)的。基因工程乙肝疫苗很多是以[size=+0]CHO細(xì)胞作為載體；細(xì)胞工程中更是離不細(xì)胞培養(yǎng)，雜交瘤單克隆抗體，完全是通過(guò)細(xì)胞培養(yǎng)來(lái)實(shí)現(xiàn)的，既使是現(xiàn)在飛速發(fā)展的基因工程抗體也離不開(kāi)細(xì)胞培養(yǎng)。正在倍受重視的基因治療、體細(xì)胞治療也要經(jīng)過(guò)細(xì)胞培養(yǎng)過(guò)程才能實(shí)現(xiàn)，發(fā)酵工程和酶工程有的也與細(xì)胞培養(yǎng)密切相關(guān)。總之，細(xì)胞培養(yǎng)在整個(gè)生物技術(shù)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展中起到了很關(guān)鍵的核心作用。細(xì)胞培養(yǎng)的發(fā)展，培養(yǎng)基的質(zhì)量又是關(guān)鍵，而培養(yǎng)基的主要成份中動(dòng)物血清對(duì)細(xì)胞的生長(zhǎng)繁殖發(fā)揮著重要甚至是難以替代的作用。在動(dòng)物血清的應(yīng)用中牛血清又是最為廣泛的，所以牛血清是醫(yī)藥生物技術(shù)產(chǎn)品中重要的原材料之一。保證牛血清質(zhì)量也是促進(jìn)生物制品質(zhì)量提高的重要環(huán)節(jié)。

一、[size=+0] 牛血清在細(xì)胞培養(yǎng)基中的主要功能
牛血清是細(xì)胞培養(yǎng)中用量最大的天然培養(yǎng)基，含有豐富的細(xì)胞生長(zhǎng)必須的營(yíng)養(yǎng)成份，具有極為重要的功能。
[size=+0]1.提供對(duì)維持細(xì)胞指數(shù)生長(zhǎng)的激素，基礎(chǔ)培養(yǎng)基中沒(méi)有或量很少的營(yíng)養(yǎng)物，以及主要的低分子營(yíng)養(yǎng)物。
[size=+0]2. 提供結(jié)合蛋白，能識(shí)別維生素、脂類(lèi)、金屬和其他激素等，能結(jié)合或調(diào)變它們所結(jié)合的物質(zhì)活力。
[size=+0]3.有些情況下結(jié)合蛋白質(zhì)能與有毒金屬和熱原質(zhì)結(jié)合，起到解毒作用。
[size=+0]4.是細(xì)胞貼壁、鋪展在塑料培養(yǎng)基質(zhì)上所需因子來(lái)源。
[size=+0]5.起酸堿度緩沖液作用。
[size=+0]6.提供蛋白酶抑制劑，使在細(xì)胞傳代時(shí)使剩余胰蛋白酶失活，保護(hù)細(xì)胞不受傷害。
二、[size=+0] 牛血清的主要成份
血清是一種很復(fù)雜的混合物，其組成成份雖大部分已為人所知，但還有一部分尚不清楚，而且血清組成及含量常隨供血?jiǎng)游锏男詣e、年齡、生理?xiàng)l件和營(yíng)養(yǎng)條件不同而異。
[size=+0]1.蛋白質(zhì)是牛血清中主要成份。除包括可攜帶金屬離子、脂肪酸和自身是激素類(lèi)蛋白外主要還有白蛋白，球蛋白。
纖維粘連素[size=+0] 細(xì)胞促進(jìn)細(xì)胞附著；α[size=+0]2 巨球蛋白[size=+0] 抑制胰蛋白酶的作用；胎牛血清中含胎球蛋白[size=+0] 促細(xì)胞附著；轉(zhuǎn)鐵蛋白[size=+0] 能結(jié)合鐵離子，減少其毒性和被細(xì)胞利用。
[size=+0]2.多肽：血小板促生長(zhǎng)因子能促細(xì)胞分裂，是多肽家庭的主要成員之一，是主要的促細(xì)胞增殖因子；成纖維細(xì)胞生長(zhǎng)因子、表皮細(xì)胞生長(zhǎng)因子、神經(jīng)細(xì)胞生長(zhǎng)因子等，血清中含量雖很少，但對(duì)細(xì)胞生長(zhǎng)也有一定作用。
[size=+0]3.激素：激素對(duì)細(xì)胞的作用是多方面的。
胰島素：促進(jìn)細(xì)胞攝取葡萄糖和氨基酸，與促細(xì)胞分裂有關(guān)。類(lèi)胰島素生長(zhǎng)因子：能與細(xì)胞表達(dá)的胰島素受體結(jié)合，從而有胰島素同樣的作用。促生長(zhǎng)激素：促細(xì)胞增殖效應(yīng)。氫化可的松：血清中含有定量的該成分，它可能兼有促細(xì)胞貼附和增殖作用，但有人證明，血清中的氫化可的松，如細(xì)胞密度高時(shí)可能有抑制細(xì)胞的作用和誘導(dǎo)其發(fā)生分化。
[size=+0]4其他成份
氨基酸、葡萄糖、酮酸等對(duì)多種營(yíng)養(yǎng)成分的合成培養(yǎng)基意義不大。與蛋白相結(jié)合狀態(tài)的微量元素對(duì)細(xì)胞培養(yǎng)有意義。
三、[size=+0] 牛血清的質(zhì)量要求
隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和生活水平的不斷提高對(duì)生物醫(yī)藥產(chǎn)品的質(zhì)量要求也越來(lái)越高，所以對(duì)制備工藝中所涉及到的各種原材料的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)要求也越來(lái)越高，特別是對(duì)用于細(xì)胞培養(yǎng)基中的主要天然成份――牛血清的質(zhì)量要求也不斷提高。牛血清包括胎牛血清、新生牛血清和成牛血清。
（一）、[size=+0]WHO公布的《用動(dòng)物細(xì)胞體外培養(yǎng)生產(chǎn)生物制品規(guī)程》中的要求：
[size=+0]1. 牛血清必須來(lái)自有文件證明無(wú)牛海綿狀腦病的牛群或國(guó)家。并應(yīng)具備適當(dāng)?shù)谋O(jiān)測(cè)系統(tǒng)。
[size=+0]2.有些國(guó)家還要求牛血清來(lái)自未用過(guò)反芻動(dòng)物蛋白飼料的牛群。
[size=+0]3.證明所用牛血清中不含對(duì)所生產(chǎn)疫苗病毒的抑制物。
[size=+0]4.血清要通過(guò)濾膜過(guò)濾除菌，保證無(wú)菌。
[size=+0]5.無(wú)細(xì)菌、霉菌、支原體和病毒的污染，有些國(guó)家要求無(wú)細(xì)菌噬菌體污染。
[size=+0]6.對(duì)細(xì)胞有良好的支持繁殖作用。
（二）、我國(guó)在對(duì)牛血清的質(zhì)量[size=+0]2000年版《中國(guó)生物制品主要原輔料質(zhì)控標(biāo)準(zhǔn)》中提出比較嚴(yán)格的標(biāo)準(zhǔn)要求。包括蛋白質(zhì)含量，細(xì)菌、真菌、支原體、牛病毒、大腸桿菌噬菌體、細(xì)菌內(nèi)毒素，支持細(xì)胞增殖檢查。
（三）、美國(guó)對(duì)牛血清的質(zhì)量要求：[size=+0]Gibco 和[size=+0]Sigma二家主要的美國(guó)牛血清供應(yīng)商的牛血清都已進(jìn)入到我國(guó)市場(chǎng)，他們對(duì)其質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)要求都極為嚴(yán)格，從血清來(lái)源到產(chǎn)品質(zhì)量都有明確規(guī)定。
[size=+0]1）[size=+0] 血清來(lái)源：可從世界各國(guó)收集胎牛血清，但是必須符合他的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)和美國(guó)農(nóng)業(yè)部進(jìn)口要求。地方當(dāng)局還不清楚本地是否有牛海綿狀病毒流行的血清不收集，有說(shuō)明血清質(zhì)量的證明資料：包括收集過(guò)程的全部資料、檢驗(yàn)結(jié)果和交付情況。
[size=+0]2）血清的收集：胎牛血清是心臟穿刺取血，新生牛（[size=+0]10～[size=+0]14天）和小牛（[size=+0]10個(gè)月內(nèi)）血清靜脈取血。血清采集條件必須符合工業(yè)生產(chǎn)的標(biāo)準(zhǔn)：低溫下采集、一次分離、分離后立即混合凍存。符合要求的血清[size=+0]56℃水浴[size=+0]30分鐘滅活。
[size=+0]3）血清的制備：
[size=+0]a. 超低[size=+0]IgG胎牛血清：通過(guò)親和層析工藝去除胎牛血清中的γ球蛋白，使[size=+0]FBS γ球蛋白含量減到最低，一般[size=+0]IgG≤[size=+0]5ug/ml，生物學(xué)活性不變。
[size=+0]b. 血清透析：用[size=+0]12000～[size=+0]14000分子量的透析膜在[size=+0]0.15M NaCl中透析直到使葡萄糖含量＜[size=+0]0.5mg/ml（用葡萄糖氧化酶／過(guò)氧化酶方法測(cè)定）。
[size=+0]c. γ－射線(xiàn)照射：已經(jīng)證明γ－射線(xiàn)照射可以有效滅活血清中可能污染的病毒、支原體。照射劑量為[size=+0]30～[size=+0]45KG。而且這個(gè)劑量的γ－射線(xiàn)照射不會(huì)改變血清的理化性質(zhì)和對(duì)細(xì)胞培養(yǎng)的影響。
[size=+0]4）除菌過(guò)濾[size=+0]:經(jīng)過(guò)上述處理的粗制血清再經(jīng)過(guò)一系列除菌濾膜過(guò)濾包括[size=+0]0.2微米（[size=+0]micron）和[size=+0]0.1微米濾膜。[size=+0]FBS要通過(guò)三層[size=+0]0.1微米濾膜，其他血清可通過(guò)[size=+0]0.2微米濾膜。
[size=+0]4.終產(chǎn)品血清質(zhì)量
[size=+0]1）化學(xué)檢定：滲透壓[size=+0]pH
蛋白含量――電泳法
白蛋白[size=+0] 球蛋白[size=+0] 血紅蛋白隨著牛年齡增加血清中總蛋白含量相應(yīng)增加，總的血清蛋白含量可以確定產(chǎn)品規(guī)格和年齡。
[size=+0]2）[size=+0] 微生物學(xué)檢查：細(xì)菌、真菌符合[size=+0]USP標(biāo)準(zhǔn)。
支原體：在支原體專(zhuān)業(yè)培養(yǎng)基上培養(yǎng)了[size=+0]3～[size=+0]4周，培養(yǎng)溫度[size=+0]36℃±[size=+0]2℃分別在需氧和厭氧條件下進(jìn)行，有的還需要在支原體瓊脂培養(yǎng)皿上傳[size=+0]4次，[size=+0]Hoechst熒光素[size=+0]DNA染色檢查那些培養(yǎng)法無(wú)法檢出的支原體如豬鼻支原體等。
病毒檢查：
牛蘭舌病毒[size=+0] Bovin blue tongue
牛腺病毒[size=+0] Bovine Adenovirus
牛細(xì)小病毒[size=+0] Bovine Parvovirus
牛病毒性腹泄病毒[size=+0] Bovine Viral Diarhea Virus
犬病病毒[size=+0] Rabies
呼腸弧病毒[size=+0] Reovirus
牛呼吸道合胞病毒[size=+0] BRSV
副流感病毒Ⅲ型[size=+0] Parainfluenza
檢查方法：
已證明無(wú)外源因子污染的牛細(xì)胞培養(yǎng)物，在細(xì)胞生長(zhǎng)液中加[size=+0]15％待測(cè)血清，連傳[size=+0]3代共[size=+0]21天。陰性對(duì)照細(xì)胞培養(yǎng)液中加[size=+0]15％已知無(wú)病毒污染的牛血清，與試驗(yàn)組同條件下進(jìn)行。在觀察期內(nèi)注意細(xì)胞形態(tài)變化或細(xì)胞病變。在觀察期內(nèi)第[size=+0]14天待檢樣品和對(duì)照樣品用標(biāo)準(zhǔn)病毒檢測(cè)方法檢查。如待檢細(xì)胞培養(yǎng)物經(jīng)胰酶消化后分種到[size=+0]6個(gè)含蓋玻片的容器內(nèi)。陰性對(duì)照樣品按同樣方法。再將牛腹泄病毒、牛細(xì)小病毒、牛腺病毒、狂犬病毒和呼腸弧病毒分別加入待檢培養(yǎng)物蓋玻片容器內(nèi)作為陽(yáng)性對(duì)照，再培養(yǎng)[size=+0]7天，用熒光抗體技術(shù)進(jìn)行檢查。細(xì)胞病變或病毒引起的其他改變通過(guò)蘇木精或伊紅染色進(jìn)行觀察。取另外一個(gè)待檢細(xì)胞培養(yǎng)瓶用人"[size=+0]O"紅細(xì)胞、豚鼠紅細(xì)胞和新鮮雞紅細(xì)胞作血球吸附病毒檢查。試驗(yàn)在[size=+0]2～[size=+0]8℃和[size=+0]20～[size=+0]24℃進(jìn)行。陰性對(duì)照細(xì)胞預(yù)先感染副流感Ⅲ型病毒作為陽(yáng)性對(duì)照。未感染的細(xì)胞作為陰性對(duì)照。
[size=+0]3）內(nèi)毒素檢測(cè)
用鱟試劑檢查。
[size=+0]4）細(xì)菌噬菌體檢查
主要檢查[size=+0]E.Coli(C300 or K-12)噬菌體。
[size=+0]5）激素含量測(cè)定
每批[size=+0]FBS對(duì)某些激素含量都要進(jìn)行測(cè)定，包括：雌二醇、胰島素、孕硐、睪丸素、甲狀腺素等。
[size=+0]6）血紅蛋白檢測(cè)血紅蛋白與氧合血紅蛋白的比≥[size=+0]70％，血紅蛋白含量≤[size=+0]mg15/dl。
[size=+0]7）細(xì)胞生長(zhǎng)效果測(cè)定
[size=+0]a.細(xì)胞克隆效果測(cè)定
細(xì)胞選擇：[size=+0]Sp20/Ag-14 或[size=+0]P3X63-Ag8.653血清濃度與細(xì)胞數(shù)[size=+0]:10％血清／[size=+0]1個(gè)細(xì)胞／孔[size=+0] 4％血清／[size=+0]5個(gè)細(xì)胞／孔細(xì)胞培養(yǎng)基[size=+0]RPMI－[size=+0]1640，[size=+0] 96孔培養(yǎng)盤(pán)[size=+0]36℃±[size=+0]2℃，[size=+0]5％二氧化碳培養(yǎng)[size=+0]10～[size=+0]15天。試驗(yàn)中選擇一個(gè)已知參考牛血清作對(duì)照?？寺⌒视?jì)算：克隆效率＝[size=+0](陽(yáng)性孔平均數(shù)[size=+0]/ 培養(yǎng)孔總數(shù)[size=+0]) X100％[size=+0]
相對(duì)克隆效率＝待測(cè)血清克隆效率[size=+0]/參考血清克隆效率
[size=+0]b.貼壁效率試驗(yàn)：
人的傳代細(xì)胞作每批血清的貼壁效率試驗(yàn)，[size=+0]A549（人肺癌細(xì)胞）該細(xì)胞可以反應(yīng)出低濃度血清的貼壁變化。采用[size=+0]6孔培養(yǎng)盤(pán)每批血清用兩種濃度和兩種不同的細(xì)胞接種數(shù)即[size=+0]10％血清――[size=+0]100細(xì)胞／孔，[size=+0]4％血清[size=+0]200介細(xì)胞／孔。放[size=+0]36℃±[size=+0]2℃，濕潤(rùn)[size=+0]5％二氧化碳培養(yǎng)箱培養(yǎng)[size=+0]10～[size=+0]14天，計(jì)算著色細(xì)胞克隆，確定貼壁效率。從這兩種不同血清濃度來(lái)確立實(shí)驗(yàn)血清支持細(xì)胞貼壁生長(zhǎng)的水平，分析兩種試驗(yàn)條件下平均貼壁效率。
貼壁效率（％）＝[size=+0](每孔克隆平均數(shù)[size=+0]/ 每孔活存的培養(yǎng)細(xì)胞平均數(shù)[size=+0]) X100％
相對(duì)貼壁效率＝被測(cè)血清貼壁效率[size=+0]/參考血清貼壁效率
[size=+0]c. 二倍體纖維細(xì)胞促生長(zhǎng)試驗(yàn)
人二倍體細(xì)胞株[size=+0] WI28 MRc5
[size=+0]25cm2細(xì)胞培養(yǎng)瓶，[size=+0]5％血清，每瓶接種[size=+0]1.5X105細(xì)胞連傳[size=+0]3代，每代血清濃度和接種細(xì)胞數(shù)相同，每代培養(yǎng)[size=+0]7天，每代接種二個(gè)細(xì)胞瓶，[size=+0]36℃±[size=+0]2℃培養(yǎng)。以同樣條件用已知參考血清進(jìn)行平行培養(yǎng)。每代收獲細(xì)胞計(jì)數(shù)，計(jì)算每批待檢血清與參考血清的相對(duì)生長(zhǎng)率（[size=+0]RGR）。
[size=+0]RGR＝[size=+0](試驗(yàn)血清每瓶細(xì)胞平均數(shù)[size=+0]/ 參考血清每瓶細(xì)胞平均數(shù)[size=+0]) X100％
牛血清主要質(zhì)量要求（[size=+0]Sigma）[size=+0]
胎牛血清[size=+0] 新生牛血清[size=+0] 成牛血清[size=+0]
牛齡[size=+0] 胎[size=+0] 10～[size=+0]14天[size=+0] ＜[size=+0]10個(gè)月[size=+0]
無(wú)菌[size=+0] －[size=+0] －[size=+0] －[size=+0] 病毒[size=+0] －[size=+0] －[size=+0] －[size=+0] 支原體[size=+0] －[size=+0] －[size=+0] －噬菌體[size=+0] －[size=+0] －[size=+0] －[size=+0] 內(nèi)毒素（[size=+0]ng/ml）[size=+0] ≤[size=+0]1.0 ≤[size=+0]10.0 ≤[size=+0]10(15) 血紅蛋白（[size=+0]g%）[size=+0] 3.0～[size=+0]4.5 3.5～[size=+0]6.0 5.0～[size=+0]8.5 pH 6.7～[size=+0]8.0 7.0～[size=+0]8.0 7.0～[size=+0]8.0 滲透壓（[size=+0]mom/Kg H2O）[size=+0] 240～[size=+0]340 240～[size=+0]340 240～[size=+0]340
新的藥品管理法即將公布，新的藥品管理法對(duì)生物制品提出更嚴(yán)格的質(zhì)量要求。特別是我國(guó)即將加入[size=+0]WTO，會(huì)有更多的國(guó)外生物制品進(jìn)入中國(guó)市場(chǎng)，我國(guó)的生物制品也希望更多地走向國(guó)際市場(chǎng)，所以在制品質(zhì)量上要求會(huì)更高，產(chǎn)品的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)應(yīng)主要靠質(zhì)量競(jìng)爭(zhēng)。所以對(duì)產(chǎn)品中的主要原材料的質(zhì)量要求也會(huì)越來(lái)越嚴(yán)格。如實(shí)驗(yàn)動(dòng)物我國(guó)[size=+0]SDA已提出嚴(yán)格的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，并提出全國(guó)各使用部門(mén)達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)的期限。為了貫徹[size=+0]2000年版《中國(guó)生物制品規(guī)程》標(biāo)委會(huì)修訂了《中國(guó)生物制品主要原輔材料質(zhì)控標(biāo)準(zhǔn)》其中包括了生產(chǎn)用牛血清的質(zhì)控要求，這是一個(gè)最低要求，和國(guó)外產(chǎn)品的要求還有差距，希望各牛血清生產(chǎn)單位和使用單位，自己能制定出更高更嚴(yán)格的標(biāo)準(zhǔn)，以進(jìn)一步提高我國(guó)生物制品質(zhì)量。