细胞工程在生物制药工业中的地位研究

摘要：生物制药是指通过对生物有效成分的提取来治疗疾病，细胞工程则是生物制药中最为关键的技术，是指在动物细胞的基础上进行体外培养来扩增和生产出生物产品，或将其用来发现与测试新药。这种快速培养细胞的方法给生物制药提供了新的思路，促进了生物制药的全面发展。本文综述细胞工程在生物制药中的地位，以期为其在生物制药的应用提供一定的理论借鉴依据。

关键词：细胞工程   生物制药   体外培养

在医疗技术和生物工程的不断发展下，生物制药也在我国迎来了属于自己的发展机遇。根据当前已有的文献研究显示，全球一半以上的药品都用到了生物制药的技术，最明显的就是有着强效消炎功效的抗生素。此外，生物制药的手段也在不断提高，在免疫系统和内分泌系统疾病的治疗中，也越发多的见到了生物制药的身影。从2010年开始至今，我国生物制药的销售额每年都在稳步提升，说明生物制药的规模在不断壮大。而细胞工程是生物制药的重要组成部分，生物制药能有今天的成就离不开生物工程的支持。本文重点研究细胞工程在生物制药中的地位，为促进生物制药的进一步发展提供一定的理论思路。

一、什么是细胞工程

细胞工程是生物制药的重要分支，是指在应用中结合细胞、分子、发育及遗传生物学等理论，根据实际需求在动物或植物细胞组织上重新进行培养，制成新的制藥产品[1]。对细胞工程的研究主要涵盖了组织培养、细胞融合、细胞移植、染色体细胞以及转基因生物等多项内容，其在生物制药实际生产中发挥出了重要的作用。

二、细胞工程在生物制药中的具体应用

目前生物制药中很多药品都依赖于细胞工程的支持，如抗生素、疫苗等，在疾病的预防和治疗中发挥了重要作用。在下文中，将提到细胞工程在生物制药中的具体应用。

（一）细胞级微粉碎加工技术

细胞级微粉碎加工技术是基于微粉化技术的进一步发展。以植物细胞为例，在植物细胞里含有大量的有益成分，利用细胞工程技术来让带有有益成分的细胞大量繁殖。繁殖之后再应用细胞级微粉碎加工技术重新加工，让有益的成分充分溶解开，让生物制药形成一种批量产量化[2]。

（二）大规模细胞培养生产药用成分

大规模培养细胞是指用现代化的手段来让细胞大量繁殖，然后再用繁殖出来的细胞去生产大批量的适合人类疾病治疗的生物药物，比如动物疫苗、生理活性因子等。其中动物疫苗比较常见的有天花疫苗，植物药物主要有紫杉醇。应用细胞工程技术，就能让有用的物质大量的生产出来，以此来满足人类的需求。细胞的大规模培养技术，到如今已经经历了一个多实际的发展，目前技术已相当成熟，并大规模应用到抗体行业中。其中以CHO细胞培养拜倒单克隆抗体技术最为突出。追溯大规模细胞培养技术的发展历史，从培养瓶发展为大规模细胞培养，无论从细胞的培养密度还是抗体的表达水平上，都和以前相比有了十分显著的提升，其中大规模细胞培养的细胞密度能达到1～2×107cell/ml，抗体的表达量也在3g/L以上，培养体积能达到20000L的规模。这种高效高产量的培养，完全能满足临床对于抗体药的大需求。

三、细胞工程生物制药的分类

（一）动物细胞工程生物制药

从特点上来看，动物细胞体现出一种全能性，生物制药中通常会用到转基因和细胞培养技术。其中最重要的技术为核移植，又被称为克隆技术，是指把一个动物细胞重新移植到另一个没有细胞核的卵母细胞当中，进而组成了一个新的胚胎，再由这个胚胎生长为一个完整的个体[3]。此外，还可以充分改良动物细胞所存在的遗传特点，产生新的产物之后再进行大量繁殖、培育和提纯，提取到能有利于疾病治疗的产品。动物细胞工程所培养出的产物，比较有代表性的有疫苗、生物酶以及激素等。比如狂犬疫苗、脑炎疫苗、白细胞介素等。与其他细胞相比，动物细胞的结构要更加复杂，每个细胞之间有着明确的分工，因此在生物制药中，动物细胞工程占据着很大的比重。

（二）植物细胞工程生物制药

植物细胞工程是生物制药研究的最基本单位，对于植物细胞的培养主要依据分子生物学和细胞生物学等技术，让植物细胞的生物特征发生一定程度的改变，最后将品种改良，研究出新的品种[4]。相比于动物细胞工程，植物细胞在繁殖上更加迅速，可以用其培养出没有病的植物，并应用在杀虫剂、食品添加剂、色素或生物制药当中，通常来说可以进行大规模的生产，能让生物制药的产量扩大化。植物细胞工程还囊括杂交细胞，需要选择两个不同种类的植物，再对杂种细胞重新培育成新的产品。

四、细胞工程在生物制药中的地位研究

（一）生物制药应用细胞工程技术的必要性

当今世界众多制药厂，最常用的制药方式就是细胞工程。全球约有50%的医药产品都应用到了细胞工程技术。而在这50%的药品种类中，动物细胞和植物细胞各占比一半，其中动物细胞药物种类为免疫疫苗、食品添加剂等;植物细胞药物包括生物酶、植物杀菌素、维生素和挥发油等。从现今医用药品的研发现状来看，细胞工程技术的应用也为整个生物制药行业提供了新的技术思路，也推动了全球医药行业的发展[5]。研发新药与每一个患者的生命息息相关，很多发达国家，如美国、德国、瑞士都在生物制药细胞工程中投入了大量的人力和物力资源，而我国无论在技术条件还是在人才储备上都相对不足，因此在细胞工程生物制药方面遇到了很多阻碍，新药研发无法满足市场的需要。纵观全球细胞工程在生物制药上的占有率，说明我国必须要加强对细胞工程的研究，培养更多的专业化人才，才能满足巨大的医药市场需求。

（二）促进医药行业的发展

药物的主要功效就是预防和治疗疾病，在人们的日常生活中占据了重要的位置，满足人们治疗疾病的需要。随着医疗技术手段的不断发展，在制药方面出现新的转机，尤其是19世纪生物技术突飞猛进，给中药和西药均提供了发展的时机，让药物种类和药物产量都得到了大幅度的增加，也因为药品批量化生产，使得药品的单价降低。从种类上来看，生物药品种类繁多，主要分为以下几种：

第一是微生物制药，在培养出单细胞生物之后对其进行纯化来制成一种新的药物，也可以在培养出微生物之后，让其本身产生某种物质，进而形成新的药物[6]。

第二是植物制药，植物制药的种类非常丰富，除了人们耳熟能详的人参、当归、何首乌之外，在很多植物细胞中蕴含的酶成分，也能够制成治疗疾病的常用药物。

第三种是动物制药，在动物体内提取出某种细胞来制成药物，常见的有水蛭制成的水蛭素，蚯蚓制成的蚓激酶等，还可以直接利用动物的器官来制作药物，比如蛇胆、虎胆等。

在现代生物制药的领域中，都可以有效应用在细胞工程中，细胞工程对医药行业发展发挥了重要的促进作用。

（三）有效治愈疾病

不管是動物细胞还是植物细胞，其在实际应用中都是为了去解决化学药物所无法解决的问题。比如在今后的临床治疗中可能会尽可能多地应用到干细胞技术，比如应用一种替代性细胞，来解决干细胞产生出来的问题。以造血干细胞为例，人的骨髓可以生出大量的造血干细胞，传统的治疗方法是进行骨髓移植或者利用脐带血来解决，这样就能让白血病得到治愈的可能;还可以应用多种功能的干细胞来解决干细胞稀少的问题，这项研究在我国很早之前就开始实施，但成果不够显著，并没有研发出人体胚胎干细胞。一旦这项成果被研究出来，就能拥有细胞无限增殖和分化的能力。此外，还可以通过细胞工程技术来生产抗体或特殊药物，让临床目前很多疑难杂症得到解决。干细胞在现如今还应用到再生医学当中，成为世界生命科学最尖端的科学之一，临床一线的工作者利用干细胞培养出移植需要的器官或者生物假肢，可以连接在神经系统上，让患者感受到真实的触感。

五、结语

通过本文的描述，可以看出细胞工程在生物制药中有着重要的地位。一来可以给生物制药行业提供技术思路和支持，促进我国药品研发;二来可以给临床上无法攻克的疾病难题寻求新的治疗方法，提升治疗的效果。由此看来，细胞工程在生物制药当中的应用，不仅推动了我国药品行业的发展，还能推进整个医疗体系向前运行。在今后的发展中，生物制药也会给细胞工程提供更大、更广阔的发展平台。

参考文献：

[1]吴克.生物细胞工程的研究进展与展望[J].科技风，2020，（06）：2.

[2]杨瑞.浅析生物细胞工程的现状及未来展望[J].科技风，2020，（06）：11.

[3]商飞.农林院校生物制药专业生物化学实验教学改革——以安徽农业大学为例[J].现代农业科技，2020，（03）：257-258.

[4]黄金，杜美妮.新形势下制药工程（生物制药）专业生产实习模式探讨[J].中国现代教育装备，2020，（01）：77-79+82.

[5]俞超.“产教融合”模式下生物制药专业药物分析课程的教学改革[J].教育教学论坛，2019，（52）：112-113.

[6]陈明洁，付春华，刘亚丰，等.基于OBE理念的“细胞工程”课程教学改革探索与实践[J].高校生物学教学研究（电子版），2019，（03）：12-16.

（作者简介：陈梦菲，单位（学校）：河北师范大学，学历：本科在读，研究方向：生物学。）