細(xì)胞工程在生物制藥工業(yè)中的地位研究

摘要：生物制藥是指通過(guò)對(duì)生物有效成分的提取來(lái)治療疾病，細(xì)胞工程則是生物制藥中最為關(guān)鍵的技術(shù)，是指在動(dòng)物細(xì)胞的基礎(chǔ)上進(jìn)行體外培養(yǎng)來(lái)擴(kuò)增和生產(chǎn)出生物產(chǎn)品，或?qū)⑵溆脕?lái)發(fā)現(xiàn)與測(cè)試新藥。這種快速培養(yǎng)細(xì)胞的方法給生物制藥提供了新的思路，促進(jìn)了生物制藥的全面發(fā)展。本文綜述細(xì)胞工程在生物制藥中的地位，以期為其在生物制藥的應(yīng)用提供一定的理論借鑒依據(jù)。

關(guān)鍵詞：細(xì)胞工程? ?生物制藥? ?體外培養(yǎng)

在醫(yī)療技術(shù)和生物工程的不斷發(fā)展下，生物制藥也在我國(guó)迎來(lái)了屬于自己的發(fā)展機(jī)遇。根據(jù)當(dāng)前已有的文獻(xiàn)研究顯示，全球一半以上的藥品都用到了生物制藥的技術(shù)，最明顯的就是有著強(qiáng)效消炎功效的抗生素。此外，生物制藥的手段也在不斷提高，在免疫系統(tǒng)和內(nèi)分泌系統(tǒng)疾病的治療中，也越發(fā)多的見(jiàn)到了生物制藥的身影。從2010年開(kāi)始至今，我國(guó)生物制藥的銷售額每年都在穩(wěn)步提升，說(shuō)明生物制藥的規(guī)模在不斷壯大。而細(xì)胞工程是生物制藥的重要組成部分，生物制藥能有今天的成就離不開(kāi)生物工程的支持。本文重點(diǎn)研究細(xì)胞工程在生物制藥中的地位，為促進(jìn)生物制藥的進(jìn)一步發(fā)展提供一定的理論思路。

一、什么是細(xì)胞工程

細(xì)胞工程是生物制藥的重要分支，是指在應(yīng)用中結(jié)合細(xì)胞、分子、發(fā)育及遺傳生物學(xué)等理論，根據(jù)實(shí)際需求在動(dòng)物或植物細(xì)胞組織上重新進(jìn)行培養(yǎng)，制成新的制藥產(chǎn)品[1]。對(duì)細(xì)胞工程的研究主要涵蓋了組織培養(yǎng)、細(xì)胞融合、細(xì)胞移植、染色體細(xì)胞以及轉(zhuǎn)基因生物等多項(xiàng)內(nèi)容，其在生物制藥實(shí)際生產(chǎn)中發(fā)揮出了重要的作用。

二、細(xì)胞工程在生物制藥中的具體應(yīng)用

目前生物制藥中很多藥品都依賴于細(xì)胞工程的支持，如抗生素、疫苗等，在疾病的預(yù)防和治療中發(fā)揮了重要作用。在下文中，將提到細(xì)胞工程在生物制藥中的具體應(yīng)用。

（一）細(xì)胞級(jí)微粉碎加工技術(shù)

細(xì)胞級(jí)微粉碎加工技術(shù)是基于微粉化技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展。以植物細(xì)胞為例，在植物細(xì)胞里含有大量的有益成分，利用細(xì)胞工程技術(shù)來(lái)讓帶有有益成分的細(xì)胞大量繁殖。繁殖之后再應(yīng)用細(xì)胞級(jí)微粉碎加工技術(shù)重新加工，讓有益的成分充分溶解開(kāi)，讓生物制藥形成一種批量產(chǎn)量化[2]。

（二）大規(guī)模細(xì)胞培養(yǎng)生產(chǎn)藥用成分

大規(guī)模培養(yǎng)細(xì)胞是指用現(xiàn)代化的手段來(lái)讓細(xì)胞大量繁殖，然后再用繁殖出來(lái)的細(xì)胞去生產(chǎn)大批量的適合人類疾病治療的生物藥物，比如動(dòng)物疫苗、生理活性因子等。其中動(dòng)物疫苗比較常見(jiàn)的有天花疫苗，植物藥物主要有紫杉醇。應(yīng)用細(xì)胞工程技術(shù)，就能讓有用的物質(zhì)大量的生產(chǎn)出來(lái)，以此來(lái)滿足人類的需求。細(xì)胞的大規(guī)模培養(yǎng)技術(shù)，到如今已經(jīng)經(jīng)歷了一個(gè)多實(shí)際的發(fā)展，目前技術(shù)已相當(dāng)成熟，并大規(guī)模應(yīng)用到抗體行業(yè)中。其中以CHO細(xì)胞培養(yǎng)拜倒單克隆抗體技術(shù)最為突出。追溯大規(guī)模細(xì)胞培養(yǎng)技術(shù)的發(fā)展歷史，從培養(yǎng)瓶發(fā)展為大規(guī)模細(xì)胞培養(yǎng)，無(wú)論從細(xì)胞的培養(yǎng)密度還是抗體的表達(dá)水平上，都和以前相比有了十分顯著的提升，其中大規(guī)模細(xì)胞培養(yǎng)的細(xì)胞密度能達(dá)到1～2×107cell/ml，抗體的表達(dá)量也在3g/L以上，培養(yǎng)體積能達(dá)到20000L的規(guī)模。這種高效高產(chǎn)量的培養(yǎng)，完全能滿足臨床對(duì)于抗體藥的大需求。

三、細(xì)胞工程生物制藥的分類

（一）動(dòng)物細(xì)胞工程生物制藥

從特點(diǎn)上來(lái)看，動(dòng)物細(xì)胞體現(xiàn)出一種全能性，生物制藥中通常會(huì)用到轉(zhuǎn)基因和細(xì)胞培養(yǎng)技術(shù)。其中最重要的技術(shù)為核移植，又被稱為克隆技術(shù)，是指把一個(gè)動(dòng)物細(xì)胞重新移植到另一個(gè)沒(méi)有細(xì)胞核的卵母細(xì)胞當(dāng)中，進(jìn)而組成了一個(gè)新的胚胎，再由這個(gè)胚胎生長(zhǎng)為一個(gè)完整的個(gè)體[3]。此外，還可以充分改良動(dòng)物細(xì)胞所存在的遺傳特點(diǎn)，產(chǎn)生新的產(chǎn)物之后再進(jìn)行大量繁殖、培育和提純，提取到能有利于疾病治療的產(chǎn)品。動(dòng)物細(xì)胞工程所培養(yǎng)出的產(chǎn)物，比較有代表性的有疫苗、生物酶以及激素等。比如狂犬疫苗、腦炎疫苗、白細(xì)胞介素等。與其他細(xì)胞相比，動(dòng)物細(xì)胞的結(jié)構(gòu)要更加復(fù)雜，每個(gè)細(xì)胞之間有著明確的分工，因此在生物制藥中，動(dòng)物細(xì)胞工程占據(jù)著很大的比重。

（二）植物細(xì)胞工程生物制藥

植物細(xì)胞工程是生物制藥研究的最基本單位，對(duì)于植物細(xì)胞的培養(yǎng)主要依據(jù)分子生物學(xué)和細(xì)胞生物學(xué)等技術(shù)，讓植物細(xì)胞的生物特征發(fā)生一定程度的改變，最后將品種改良，研究出新的品種[4]。相比于動(dòng)物細(xì)胞工程，植物細(xì)胞在繁殖上更加迅速，可以用其培養(yǎng)出沒(méi)有病的植物，并應(yīng)用在殺蟲(chóng)劑、食品添加劑、色素或生物制藥當(dāng)中，通常來(lái)說(shuō)可以進(jìn)行大規(guī)模的生產(chǎn)，能讓生物制藥的產(chǎn)量擴(kuò)大化。植物細(xì)胞工程還囊括雜交細(xì)胞，需要選擇兩個(gè)不同種類的植物，再對(duì)雜種細(xì)胞重新培育成新的產(chǎn)品。

四、細(xì)胞工程在生物制藥中的地位研究

（一）生物制藥應(yīng)用細(xì)胞工程技術(shù)的必要性

當(dāng)今世界眾多制藥廠，最常用的制藥方式就是細(xì)胞工程。全球約有50%的醫(yī)藥產(chǎn)品都應(yīng)用到了細(xì)胞工程技術(shù)。而在這50%的藥品種類中，動(dòng)物細(xì)胞和植物細(xì)胞各占比一半，其中動(dòng)物細(xì)胞藥物種類為免疫疫苗、食品添加劑等;植物細(xì)胞藥物包括生物酶、植物殺菌素、維生素和揮發(fā)油等。從現(xiàn)今醫(yī)用藥品的研發(fā)現(xiàn)狀來(lái)看，細(xì)胞工程技術(shù)的應(yīng)用也為整個(gè)生物制藥行業(yè)提供了新的技術(shù)思路，也推動(dòng)了全球醫(yī)藥行業(yè)的發(fā)展[5]。研發(fā)新藥與每一個(gè)患者的生命息息相關(guān)，很多發(fā)達(dá)國(guó)家，如美國(guó)、德國(guó)、瑞士都在生物制藥細(xì)胞工程中投入了大量的人力和物力資源，而我國(guó)無(wú)論在技術(shù)條件還是在人才儲(chǔ)備上都相對(duì)不足，因此在細(xì)胞工程生物制藥方面遇到了很多阻礙，新藥研發(fā)無(wú)法滿足市場(chǎng)的需要。縱觀全球細(xì)胞工程在生物制藥上的占有率，說(shuō)明我國(guó)必須要加強(qiáng)對(duì)細(xì)胞工程的研究，培養(yǎng)更多的專業(yè)化人才，才能滿足巨大的醫(yī)藥市場(chǎng)需求。

（二）促進(jìn)醫(yī)藥行業(yè)的發(fā)展

藥物的主要功效就是預(yù)防和治療疾病，在人們的日常生活中占據(jù)了重要的位置，滿足人們治療疾病的需要。隨著醫(yī)療技術(shù)手段的不斷發(fā)展，在制藥方面出現(xiàn)新的轉(zhuǎn)機(jī)，尤其是19世紀(jì)生物技術(shù)突飛猛進(jìn)，給中藥和西藥均提供了發(fā)展的時(shí)機(jī)，讓藥物種類和藥物產(chǎn)量都得到了大幅度的增加，也因?yàn)樗幤放炕a(chǎn)，使得藥品的單價(jià)降低。從種類上來(lái)看，生物藥品種類繁多，主要分為以下幾種：

第一是微生物制藥，在培養(yǎng)出單細(xì)胞生物之后對(duì)其進(jìn)行純化來(lái)制成一種新的藥物，也可以在培養(yǎng)出微生物之后，讓其本身產(chǎn)生某種物質(zhì)，進(jìn)而形成新的藥物[6]。

第二是植物制藥，植物制藥的種類非常豐富，除了人們耳熟能詳?shù)娜藚?、?dāng)歸、何首烏之外，在很多植物細(xì)胞中蘊(yùn)含的酶成分，也能夠制成治療疾病的常用藥物。

第三種是動(dòng)物制藥，在動(dòng)物體內(nèi)提取出某種細(xì)胞來(lái)制成藥物，常見(jiàn)的有水蛭制成的水蛭素，蚯蚓制成的蚓激酶等，還可以直接利用動(dòng)物的器官來(lái)制作藥物，比如蛇膽、虎膽等。

在現(xiàn)代生物制藥的領(lǐng)域中，都可以有效應(yīng)用在細(xì)胞工程中，細(xì)胞工程對(duì)醫(yī)藥行業(yè)發(fā)展發(fā)揮了重要的促進(jìn)作用。

（三）有效治愈疾病

不管是動(dòng)物細(xì)胞還是植物細(xì)胞，其在實(shí)際應(yīng)用中都是為了去解決化學(xué)藥物所無(wú)法解決的問(wèn)題。比如在今后的臨床治療中可能會(huì)盡可能多地應(yīng)用到干細(xì)胞技術(shù)，比如應(yīng)用一種替代性細(xì)胞，來(lái)解決干細(xì)胞產(chǎn)生出來(lái)的問(wèn)題。以造血干細(xì)胞為例，人的骨髓可以生出大量的造血干細(xì)胞，傳統(tǒng)的治療方法是進(jìn)行骨髓移植或者利用臍帶血來(lái)解決，這樣就能讓白血病得到治愈的可能;還可以應(yīng)用多種功能的干細(xì)胞來(lái)解決干細(xì)胞稀少的問(wèn)題，這項(xiàng)研究在我國(guó)很早之前就開(kāi)始實(shí)施，但成果不夠顯著，并沒(méi)有研發(fā)出人體胚胎干細(xì)胞。一旦這項(xiàng)成果被研究出來(lái)，就能擁有細(xì)胞無(wú)限增殖和分化的能力。此外，還可以通過(guò)細(xì)胞工程技術(shù)來(lái)生產(chǎn)抗體或特殊藥物，讓臨床目前很多疑難雜癥得到解決。干細(xì)胞在現(xiàn)如今還應(yīng)用到再生醫(yī)學(xué)當(dāng)中，成為世界生命科學(xué)最尖端的科學(xué)之一，臨床一線的工作者利用干細(xì)胞培養(yǎng)出移植需要的器官或者生物假肢，可以連接在神經(jīng)系統(tǒng)上，讓患者感受到真實(shí)的觸感。

五、結(jié)語(yǔ)

通過(guò)本文的描述，可以看出細(xì)胞工程在生物制藥中有著重要的地位。一來(lái)可以給生物制藥行業(yè)提供技術(shù)思路和支持，促進(jìn)我國(guó)藥品研發(fā);二來(lái)可以給臨床上無(wú)法攻克的疾病難題尋求新的治療方法，提升治療的效果。由此看來(lái)，細(xì)胞工程在生物制藥當(dāng)中的應(yīng)用，不僅推動(dòng)了我國(guó)藥品行業(yè)的發(fā)展，還能推進(jìn)整個(gè)醫(yī)療體系向前運(yùn)行。在今后的發(fā)展中，生物制藥也會(huì)給細(xì)胞工程提供更大、更廣闊的發(fā)展平臺(tái)。

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[6]陳明潔，付春華，劉亞豐，等.基于OBE理念的“細(xì)胞工程”課程教學(xué)改革探索與實(shí)踐[J].高校生物學(xué)教學(xué)研究（電子版），2019，（03）：12-16.

（作者簡(jiǎn)介：陳夢(mèng)菲，單位（學(xué)校）：河北師范大學(xué)，學(xué)歷：本科在讀，研究方向：生物學(xué)。）