細胞工程在生物制藥工業(yè)中的地位研究

摘要：生物制藥是指通過對生物有效成分的提取來治療疾病，細胞工程則是生物制藥中最為關(guān)鍵的技術(shù)，是指在動物細胞的基礎(chǔ)上進行體外培養(yǎng)來擴增和生產(chǎn)出生物產(chǎn)品，或?qū)⑵溆脕戆l(fā)現(xiàn)與測試新藥。這種快速培養(yǎng)細胞的方法給生物制藥提供了新的思路，促進了生物制藥的全面發(fā)展。本文綜述細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，生物制藥也在我國迎來了屬于自己的發(fā)展機遇。根據(jù)當(dāng)前已有的文獻研究顯示，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)多的見到了生物制藥的身影。從2010年開始至今，我國生物制藥的銷售額每年都在穩(wěn)步提升，說明生物制藥的規(guī)模在不斷壯大。而細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生物工程的支持。本文重點研究細胞工程在生物制藥中的地位，為促進生物制藥的進一步發(fā)展提供一定的理論思路。

一、什么是細胞工程

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

二、細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，將提到細胞工程在生物制藥中的具體應(yīng)用。

（一）細胞級微粉碎加工技術(shù)

細胞級微粉碎加工技術(shù)是基于微粉化技術(shù)的進一步發(fā)展。以植物細胞為例，在植物細胞里含有大量的有益成分，利用細胞工程技術(shù)來讓帶有有益成分的細胞大量繁殖。繁殖之后再應(yīng)用細胞級微粉碎加工技術(shù)重新加工，讓有益的成分充分溶解開，讓生物制藥形成一種批量產(chǎn)量化[2]。

（二）大規(guī)模細胞培養(yǎng)生產(chǎn)藥用成分

大規(guī)模培養(yǎng)細胞是指用現(xiàn)代化的手段來讓細胞大量繁殖，然后再用繁殖出來的細胞去生產(chǎn)大批量的適合人類疾病治療的生物藥物，比如動物疫苗、生理活性因子等。其中動物疫苗比較常見的有天花疫苗，植物藥物主要有紫杉醇。應(yīng)用細胞工程技術(shù)，就能讓有用的物質(zhì)大量的生產(chǎn)出來，以此來滿足人類的需求。細胞的大規(guī)模培養(yǎng)技術(shù)，到如今已經(jīng)經(jīng)歷了一個多實際的發(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)模細胞培養(yǎng)，無論從細胞的培養(yǎng)密度還是抗體的表達水平上，都和以前相比有了十分顯著的提升，其中大規(guī)模細胞培養(yǎng)的細胞密度能達到1～2×107cell/ml，抗體的表達量也在3g/L以上，培養(yǎng)體積能達到20000L的規(guī)模。這種高效高產(chǎn)量的培養(yǎng)，完全能滿足臨床對于抗體藥的大需求。

三、細胞工程生物制藥的分類

（一）動物細胞工程生物制藥

從特點上來看，動物細胞體現(xiàn)出一種全能性，生物制藥中通常會用到轉(zhuǎn)基因和細胞培養(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)，是指把一個動物細胞重新移植到另一個沒有細胞核的卵母細胞當(dāng)中，進而組成了一個新的胚胎，再由這個胚胎生長為一個完整的個體[3]。此外，還可以充分改良動物細胞所存在的遺傳特點，產(chǎn)生新的產(chǎn)物之后再進行大量繁殖、培育和提純，提取到能有利于疾病治療的產(chǎn)品。動物細胞工程所培養(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、白細胞介素等。與其他細胞相比，動物細胞的結(jié)構(gòu)要更加復(fù)雜，每個細胞之間有著明確的分工，因此在生物制藥中，動物細胞工程占據(jù)著很大的比重。

（二）植物細胞工程生物制藥

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

四、細胞工程在生物制藥中的地位研究

（一）生物制藥應(yīng)用細胞工程技術(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胞工程。全球約有50%的醫(yī)藥產(chǎn)品都應(yīng)用到了細胞工程技術(shù)。而在這50%的藥品種類中，動物細胞和植物細胞各占比一半，其中動物細胞藥物種類為免疫疫苗、食品添加劑等;植物細胞藥物包括生物酶、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)狀來看，細胞工程技術(shù)的應(yīng)用也為整個生物制藥行業(yè)提供了新的技術(shù)思路，也推動了全球醫(yī)藥行業(yè)的發(fā)展[5]。研發(fā)新藥與每一個患者的生命息息相關(guān)，很多發(fā)達國家，如美國、德國、瑞士都在生物制藥細胞工程中投入了大量的人力和物力資源，而我國無論在技術(shù)條件還是在人才儲備上都相對不足，因此在細胞工程生物制藥方面遇到了很多阻礙，新藥研發(fā)無法滿足市場的需要。縱觀全球細胞工程在生物制藥上的占有率，說明我國必須要加強對細胞工程的研究，培養(yǎng)更多的專業(yè)化人才，才能滿足巨大的醫(yī)藥市場需求。

（二）促進醫(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，尤其是19世紀(jì)生物技術(shù)突飛猛進，給中藥和西藥均提供了發(fā)展的時機，讓藥物種類和藥物產(chǎn)量都得到了大幅度的增加，也因為藥品批量化生產(chǎn)，使得藥品的單價降低。從種類上來看，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)出單細胞生物之后對其進行純化來制成一種新的藥物，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ⅰ?dāng)歸、何首烏之外，在很多植物細胞中蘊含的酶成分，也能夠制成治療疾病的常用藥物。

第三種是動物制藥，在動物體內(nèi)提取出某種細胞來制成藥物，常見的有水蛭制成的水蛭素，蚯蚓制成的蚓激酶等，還可以直接利用動物的器官來制作藥物，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)用在細胞工程中，細胞工程對醫(yī)藥行業(yè)發(fā)展發(fā)揮了重要的促進作用。

（三）有效治愈疾病

不管是動物細胞還是植物細胞，其在實際應(yīng)用中都是為了去解決化學(xué)藥物所無法解決的問題。比如在今后的臨床治療中可能會盡可能多地應(yīng)用到干細胞技術(shù)，比如應(yīng)用一種替代性細胞，來解決干細胞產(chǎn)生出來的問題。以造血干細胞為例，人的骨髓可以生出大量的造血干細胞，傳統(tǒng)的治療方法是進行骨髓移植或者利用臍帶血來解決，這樣就能讓白血病得到治愈的可能;還可以應(yīng)用多種功能的干細胞來解決干細胞稀少的問題，這項研究在我國很早之前就開始實施，但成果不夠顯著，并沒有研發(fā)出人體胚胎干細胞。一旦這項成果被研究出來，就能擁有細胞無限增殖和分化的能力。此外，還可以通過細胞工程技術(shù)來生產(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，讓患者感受到真實的觸感。

五、結(jié)語

通過本文的描述，可以看出細胞工程在生物制藥中有著重要的地位。一來可以給生物制藥行業(yè)提供技術(shù)思路和支持，促進我國藥品研發(fā);二來可以給臨床上無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，細胞工程在生物制藥當(dāng)中的應(yīng)用，不僅推動了我國藥品行業(yè)的發(fā)展，還能推進整個醫(yī)療體系向前運行。在今后的發(fā)展中，生物制藥也會給細胞工程提供更大、更廣闊的發(fā)展平臺。

參考文獻：

[1]吳克.生物細胞工程的研究進展與展望[J].科技風(fēng)，2020，（06）：2.

[2]楊瑞.淺析生物細胞工程的現(xiàn)狀及未來展望[J].科技風(fēng)，2020，（06）：11.

[3]商飛.農(nóng)林院校生物制藥專業(yè)生物化學(xué)實驗教學(xué)改革——以安徽農(nóng)業(yè)大學(xué)為例[J].現(xiàn)代農(nóng)業(yè)科技，2020，（03）：257-258.

[4]黃金，杜美妮.新形勢下制藥工程（生物制藥）專業(yè)生產(chǎn)實習(xí)模式探討[J].中國現(xiàn)代教育裝備，2020，（01）：77-79+82.

[5]俞超.“產(chǎn)教融合”模式下生物制藥專業(yè)藥物分析課程的教學(xué)改革[J].教育教學(xué)論壇，2019，（52）：112-113.

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

（作者簡介：陳夢菲，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)。）