大规模哺乳动物细胞培养工程的现状与展望

朱紫瑜，王冠，庄英萍

（华东理工大学生物工程学院，国家生化工程技术研究中心，生物反应器工程国家重点实验室，上海 200237）

几十年来，哺乳动物细胞一直被用作生产治疗性蛋白的载体。治疗性蛋白广泛应用于疾病的诊断和治疗等方面，形成了巨大的市场［1］。2018年全球生物制药市场价值2372 亿美元，预计到2024 年将达到3890 亿美元，在2019—2024 年的预测期内，复合年增长率将达到8.59%［2］。2006—2010 年间，大约55%的生物药品是哺乳动物细胞表达，2010—2014 年间，60%的重组治疗蛋白也是基于哺乳动物细胞表达［2］。其中，单抗类药物数量最多，2019 年全球单克隆抗体市场规模达到1640 亿美元左右，在全球生物制品中份额占比达到50%以上，是全球生物制品行业中最大的子行业［3］。因此，通过哺乳动物细胞生产蛋白质产品的需求量日益提高，使得动物细胞大规模培养技术的研究与开发成为生物制药领域的重要任务。

自1907 年Harrison 等以淋巴液作为培养基在体外培养蛙胚神经组织建立体外培养技术以来，细胞培养技术已经经历了近一个世纪的发展，并逐步走向规模化、自动化和多样化［4］。体外培养过程中营养物质是一个关键因素，1951 年Eagle 等开发了促进细胞体外培养的合成培养基（MEM），成为培养基配方开发划时代的里程碑事件，为之后无血清培养基的开发奠定了基础［5］。血清中含有上千种不同成分，为细胞体外培养提供广泛而丰富的营养和各种细胞因子，但动物血清的使用存在引入外源病毒的风险，不同批次差异很大，并且成本昂贵。……