新冠疫苗进行时，细胞培养基如何助力疫苗开发？丨医麦课堂
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新冠疫情依旧严峻，目前尚未出现特效药物，人们万分期待对新冠病毒有预防作用的疫苗的出现，目前市面上多件的疫苗以重组蛋白疫苗为主，重组蛋白疫苗的主要载体就是细胞，那么培养基就是细胞能否健康生长的关键。
本期医麦课堂邀请到了健顺生物科技董事长兼总裁罗顺博士跟我们分享从细胞培养发展历史与现状，探讨其于疫苗应用的前瞻价值。
细胞培养基发展史
病毒是自然界极其特殊的一类非细胞生物，他们个体微小，结构简单，只含一种核酸（DNA或RNA），必须在活细胞内寄生并以复制方式增殖。他们传染性极强，可以感染所有的具有细胞结构的生命体。所以，千百年来，人类一直与病毒作斗争，在斗争过程中，人类想尽办法发明出了保护自己的手段，那就是疫苗。
疫苗的强大保护作用毋庸置疑，曾经让人类闻风丧胆的天花病毒就是有疫苗的出现才彻底灭绝。疫苗发展到今天，从最开始的直接将病毒灭活注射进人体，到现在将能表达病毒表面抗原（S或S1）的基因序列，通过基因工程的手段转入原核生物中，使其能大批量表达抗原蛋白，再将表达的抗原蛋白提取纯化，生产成重组蛋白疫苗进行接种，离不开科学技术的迅猛发展，而相伴细胞技术共同发展的则是用以细胞体外生长提供营养物质的细胞培养基。
细胞技术发展到今天，市面上使用的培养基有着很多的种类，从基础培养基到添加了各种营养因子的复合型培养基，应有尽有。而最开始细胞培养技术开始发展的时候，使用的是自然存在的由天然生物物质组成的培养基，如血浆、血清和胚胎提取物等等。
后来随着生物技术的不断发展，科学家们开发了一些合成的培养基，其实原理也是很简单，基于体外培养细胞的特性，在体外模拟人体微环境即可。然而这些技术现在看来很简单，但在科学技术不那么发达的过去，科学家们制造出合成培养基还是经过了很长一段时间。下图体现了培养基的发明历程。
19世纪末，科学家就开始研究细胞体外培养，只不过当时还不能称作是细胞培养，是在体外对青蛙组织进行培养。20世纪初才第一次用培养基，培养鸡的胚胎细胞。最开始的培养基，只是提供一些平衡盐溶液，在体外维持基本的水盐平衡，渐渐地，随着科学技术的发展，科学家发现仅仅是平衡盐溶液生理环境不能够完全支持体外细胞培养，开始添加一些额外的营养物质供细胞生长如氨基酸葡萄糖等。
后来，科学家想能不能在体外建立可以永久传代不死不灭的细胞，于是有了细胞系的建立，而细胞系的建立进一步促进了培养基的发展。从最初的基础培养基到无蛋白添加培养基，主要是去除了生物分子的干扰，进一步研究培养基对细胞的生长、状态有无影响。
值得注意的是，基础的培养基仍然需要在其中添加血清来维持基本的细胞生长，而培养基发展到无蛋白添加最本质的改变是血清替代。将能够产生免疫原性的血清用体外合成的因子进行替代，在使用上更安全，特别是在生物制剂和疫苗的研究上，无动物源制剂添加不仅在后续纯化上降低成本，在使用上更保证了它的安全性。值得一提的是，血清中众多的营养物质都可以体外合成替代因子，唯有胰岛素，目前上没有可以替代的因子。
培养基的进化之路
新型疫苗快速开发平台
细胞培养发展至今有100多年的历史，人类与病毒的斗争也经过了千千万万年，对于新的病毒的出现，我们一定会研制出可以预防它的疫苗，只不过是时间早晚的问题。MERS病毒自2012年被首次发现，直到2015年美国的研究人员才公布了MERS疫苗的研发成果，在动物实验中收效良好，直到2019才首次报道了有关MERS病毒疫苗Ⅰ期临床试验的结果。然而细胞培养技术可以加速疫苗开发。并且全悬浮无血清培养基能够大规模培养细胞，降低生产成本，助力新型疫苗快速开发。
直播互动
罗顺博士：细胞培养生产的疫苗主要是毒苗，细胞培养大约占75%，少数用鸡胚胎。我国的情况是细胞生产的疫苗比例要小很多。
Q. 想问下无血清培养基相比于含血清培养基有什么不同？
罗顺博士：细胞密度在无血清培养基里要高得多，无血清培养基更适合悬浮细胞培养，规模更大，产品质量更可控。
Q. 含动物源的培养基，在疫苗生产特别是人用疫苗，是不是逐渐被淘汰，这里面的宿主残留引起免疫原性对疫苗接种本身是好事还是坏事？
罗顺博士：欧美，日本已经全面使用无血清，无动物来源培养工艺，而我国目前所有疫苗产品是有血清工艺，甚至原代细胞，或者鸡胚胎工艺。
Q. 在紧急情况下，哪种生产方式的工艺验证会更快？
罗顺博士：细胞培养，特别是悬浮细胞培养工艺。
Q. 请问与其他生物制品相比，您觉得疫苗的生产工艺、分析检测方法和法规标准相对复杂吗？
罗顺博士：对人的健康，应该一个标准。
Q. 悬浮培养基的优势明显，但是处于悬浮状态下的细胞，基因导入效率下降，您遇到过吗？所以现在的悬浮工艺还不能做到全流程无血清或者无动物源？
罗顺博士：传统基因导入方法对悬浮或者贴壁细胞会有差异，但是目前电转技术大大提高，比如MaxCyte，我国苏州Etta的电转技术已经没有区别。
Q. 电转的毒性问题是不是也得到了很好的解决？很多工艺现在不是稳转细胞株，而是直接瞬时转染。电转如果很好解决毒性问题，那么这种大批量瞬转细胞的需求会得到满足？
罗顺博士： 电转的毒性主要还是工艺控制，比如DNA对细胞的比例，电转参数的设置，有许多经验，knowhow。
Q. 健顺生物在培养基生产工艺上是否有针对难溶成分，干粉易吸潮等痛点在生产工艺上做一些控制措施呢？
罗顺博士： 有过程控制技术，包括PAT。
Q. 健顺生物在中国培养基市场中是什么地位？
罗顺博士：目前从销售额来看，应该是国内行业龙头。
Q. 目前新冠疫苗的开发是否可以用细胞表达，您觉得哪种细胞比较合适？
罗顺博士：Corona virus 主要感染ACE2 表达的细胞。
Q. 驯化悬浮的细胞和通过微载体悬浮的细胞，对培养基的需求是不是一样，还是说有差异，什么区别，如何选择合适的？
罗顺博士：贴壁细胞驯化成悬浮主要是培养基，或者培养条件，几乎所有的贴壁细胞都能驯化成悬浮。贴壁细胞对培养基要求是有很大差异。
Q. 那么和微载体的有什么区别，少了驯化，是不是可以用贴壁的也可以？
罗顺博士：微载体培养还是贴壁，培养基要求与贴壁培养基本一样。
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