CN102178946B - Bhk-21细胞无血清悬浮培养技术在口蹄疫疫苗生产中的应用 - Google Patents

Bhk-21细胞无血清悬浮培养技术在口蹄疫疫苗生产中的应用 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种BHK-21细胞无血清悬浮培养技术在口蹄疫疫苗生产中的应用，包括有以下步骤：1）细胞复苏；2）反应器培养及细胞放大培养；3）接种口蹄疫病毒种毒液及毒液收获。本发明的有益效果为：本发明提供的无血清悬浮培养BHK-21细胞生产口蹄疫灭活疫苗的工艺及细胞逐级放大的方法，使口蹄疫疫苗生产的周期缩短，产量增加，质量稳定，效益显著。本发明提供的生产工艺降低了培养基的使用量，收获的病毒液的量就是消耗的培养基量，而转瓶生产工艺消耗的培养基的量是收获病毒液的2倍以上，且需要培养基量约5%的牛血清。

Description

BHK-21细胞无血清悬浮培养技术在口蹄疫疫苗生产中的应用
技术领域
本发明属于生物制药领域，具体讲涉及BHK-21细胞无血清悬浮培养技术在口蹄疫疫苗生产中的应用。
背景技术
BHK-21细胞即叙利亚仓鼠肾细胞，英文名称：Baby Hamster Kidney cell简称BHK-21或BHK21，该细胞系于1961年由Macpherson IA、Stoker MGP建系，源自5只未辨性别的1天龄仓鼠肾，1963年进行了单细胞克隆。原始的细胞株是成纤维细胞，贴壁依赖性生长，但后来经无数次传代驯化后可悬浮生长，该细胞广泛用于病毒增殖生产疫苗，如口蹄疫疫苗、狂犬病疫苗、乙脑疫苗等。因原始的BHK-21细胞为贴壁依赖性生长的，生产疫苗时用10升和15升转瓶进行贴壁培养细胞再制备疫苗。在生产口蹄疫疫苗时首先是用含牛血清细胞培养液将种子细胞多次传代扩大培养到一定数量，再将培养液倒掉，接种相应的口蹄疫病毒（如OS99，Asia Ⅰ等）后，换加不含新生牛血清的细胞维持液，待病毒增殖使细胞病变到一定程度后，收获全部维持液进行病毒浓缩，然后进行灭活、乳化等工艺制苗。现有工艺过程繁锁复杂周期长，劳动强度大，费工费力，原材料消耗大，而且质量不稳定，批间差大，制备的疫苗注射动物后副反应大。
发明内容
本发明的目的就是提供BHK-21细胞无血清悬浮培养技术在口蹄疫疫苗生产中的应用。
包括有以下步骤：
1）细胞复苏；
2）反应器培养及细胞放大培养；
3）接种口蹄疫病毒种毒液及毒液收获。
所述步骤1）的具体方法为：
a）取液氮冻存的BHK-21悬浮培养型细胞冻存管，每支冻存管的细胞数至少为1.0×107个，置于40℃水浴中快速溶解并接种入含质量百分含量20%牛血清的培养液40ml中,置于37℃ 5% CO2摇床培养24小时，110r/min；
b）将步骤a）培养得到的BHK-21细胞分成2瓶，每瓶用含质量百分含量5%牛血清的培养液补加至40ml，继续按a)的培养条件培养48小时后将全部细胞移到一个500ml悬浮培养瓶，补加培养液至200ml, 置于37℃5% CO2摇床培养48小时，130 r/min；
c）将步骤b）培养后的BHK-21细胞用台盼蓝染色法进行细胞计数及活力检查。
所述步骤2）的具体方法为：
A）将权利要求3中步骤e）得到的400ml细胞悬浮液接入到型号为BIOSTATEOR B plus的反应器，补加培养液至2.0L，反应器参数设定四路气体，分别为空气、氧气、氮气和CO2，转速80r/min、温度36.5℃、pH 7.15，培养36小时后溶氧设定为50%，继续培养12小时后进行台盼蓝染色法细胞计数及活力检查；
B）将步骤A）得到的细胞培养液补加培养液至4.0L，反应器参数设定四路气体，分别为空气、氧气、氮气和CO2，转速95r/min、温度36.5℃、pH 7.20，溶氧70%,培养24小时，进行台盼蓝染色法细胞计数及活力检查；
C）将步骤B）中得到的细胞培养液全部移入到CLAVORUSTMPLJ120的反应器，补加培养液至40L，反应器参数设定三路气体，分别为空气、氧气和CO2，转速70r/min、温度36.5℃、pH 设定下限7.1，溶氧设定下限40%，培养48小时后进行台盼蓝染色法细胞计数及活力检查；
D）向步骤C）的反应器CLAVORUSTMPLJ120中补加培养液至80L，反应器参数设定三路气体，分别为空气、氧气和CO2，转速100r/min、温度36.5℃、pH 设定下限7.2，溶氧设定下限40%,培养48小时后进行台盼蓝染色法细胞计数及活力检查；
E）取60L步骤D)的细胞培养液至CLAVORUSTMPLJ650的反应器并补加培养液至250L，反应器参数设定三路气体，分别为空气、氧气和CO2，转速100r/min、温度36.5℃、pH 设定下限7.2，溶氧设定下限50%,培养48小时后进行台盼蓝染色法细胞计数及活力检查；同时，向CLAVORUSTMPLJ120的反应器补加培养液至80L，反应器参数设定同D）步骤，培养48小时后进行台盼蓝染色法细胞计数及活力检查；
F）向反应器CLAVORUSTMPLJ650补加培养液至500L，反应器参数与步骤E）中保持不变，培养24小时后进行台盼蓝染色法细胞计数及活力检查，进入接毒工序；同时，取步骤E）中 CLAVORUSTMPLJ120反应器中的60L细胞培养液至另一台CLAVORUSTMPLJ650的反应器；
G）按步骤F）用CLAVORUSTMPLJ120反应器中的细胞培养液作为种子培养，用两台CLAVORUSTMPLJ650的反应器交替培养细胞进行接毒及毒液收获。
所述步骤3）的具体方法为：取口蹄疫病毒种毒液50L接种到权利要求4步骤F）的 CLAVORUSTMPLJ650反应器，反应器pH 设定7.6，其它参数设定同步骤E），从接毒培养的第10小时起每小时台盼蓝染色法细胞计数及活力检查，活细胞密度低于1.0×106/ml或细胞活力≤20%后在无菌条件下取出所有细胞培养液冻融一次后取样，并用蔗糖密度梯度法测定口蹄疫病毒含量，口蹄疫病毒（146S）含量大于等于1000μg/ml时进行灭活、乳化工艺制备疫苗。
所述培养液的制备方法为：
Figure 443630DEST_PATH_IMAGE001
、取50L包装的培养基干粉溶解于80～90%终体积的注射用水中，搅拌60分钟至澄清；
Figure 360771DEST_PATH_IMAGE002
、在所述步骤
Figure 202825DEST_PATH_IMAGE001
得到的溶液中加入50g氢氧化钠，搅拌60分钟；
Figure 660351DEST_PATH_IMAGE003
、在所述步骤
Figure 474723DEST_PATH_IMAGE002
得到的溶液中依次加入：浓盐酸110ml，碳酸氢钠100g； 
Figure 359503DEST_PATH_IMAGE004
、将所述步骤得到的溶液用氢氧化钠溶液或盐酸溶液调pH至7.2—7.4；
Figure 887753DEST_PATH_IMAGE005
、将所述步骤
Figure 556632DEST_PATH_IMAGE004
得到的溶液过滤除菌后2—8℃保存。
本发明的有益效果为：本发明提供的无血清悬浮培养BHK-21细胞生产口蹄疫灭活疫苗的工艺及细胞逐级放大的方法，使口蹄疫疫苗生产的周期缩短，产量增加，质量稳定，效益显著。本发明提供的技术从一支细胞冻存管中复苏算起到5L→120L（1台）→650L（2台）反应器逐级放大至细胞密度5×106/ml以上， 20天可收获第一批病液550 L，以后每两天可培养收获一次，每次收获病液550L，全年按300天生产期计算可生产出约10万升病毒液，用15L转瓶培养细胞假如生产量达到每天接毒700瓶细胞，30天以后才能逐步每天收获毒液约700L，以后每天可收获700L，全年按300天生产期计算可生产出约20万升病毒液，但是悬浮培养的得到的口蹄疫病毒含量（146S）在接种OS99和Aasi-Ⅰ时均达1000μg/ml以上， 15L转瓶培养得到的有效病毒含量为280μg/ml左右，悬浮培养得到的146S是转瓶培养的3.5倍以上，悬浮培养得到的病毒液数量虽然比转瓶培养的少，但可制备出转瓶培养1.5倍以上的疫苗。本发明提供的技术采用无血清生产工艺，消除了疫苗生产因使用牛血清而造成的缺陷，产品质量提高。使用血清的缺陷有：牛血清中可能被支原体和病毒污染，存在生物安全的风险；血清的产地、批号不同，每批质量差异大，其成分不能保持一致；血清的使用使产品的标准化困难，其中的蛋白质在后期分离纯化工作中很难去除，动物副反应大；大规模生产中，血清来源越来越困难且价格昂贵，生产成本较高等。本发明提供的工艺减少人力和物力投入，降低了生产成本。从细胞培养开始到灭活工艺开始前，本发明仅需要细胞反应器5L（1台）、120L（1台）和650L（2台），净化厂房约200M2，操作人员共7人，而原工艺则需要转瓶3000只（不计破损的部分），20瓶位的转瓶机150台，净化厂房约2000M2，操作人员70人左右，另外需要纯化工艺及设备。本发明提供的生产工艺降低了培养基的使用量，收获的病毒液的量就是消耗的培养基量，而转瓶生产工艺消耗的培养基的量是收获病毒液的2倍以上，且需要培养基量约5%的牛血清。
具体实施方式
下述实施例中的实验方法和所用的试剂，如无特别说明，均为常规方法和常规试剂。
实施例1：
一、材料来源：
1、材料： 
1）细胞株：悬浮培养的BHK-21细胞（甘肃省动物细胞工程技术研究中心驯化提供）；
2）无血清培养基（干粉），购于兰州百灵生物技术有限公司，批号：20100420；
3）口蹄疫病毒株，OS99株、Aasi-Ⅰ株均由新疆天康畜牧生物技术有限公司提供。
2、仪器设备：
1）生物反应器：
a）B.Braun，型号：BIOSTATEOR B plus，培养罐体积5L；
b）北京清大天一科技有限公司，型号：CLAVORUSTMPLJ120，培养罐体积120L；
c）北京清大天一科技有限公司，型号：CLAVORUSTMPLJ650，培养罐体积650L； 
2）摇床，上海堪鑫仪器设备有限公司，型号：TZ-05；
3）磁力搅拌器，上海梅颖浦仪器仪表制造有限公司，型号：驰久84-1； 
4）CO2培养箱，Thermo Fisher Scientific Corporation，型号：3111；
5）高速离心机，日立，型号：CR21GⅢ；
6）超速离心机，日立，型号：CP100WX；
7）分光光度计，上海精密科学仪器厂，型号：722S。
3、工艺方法：
无血清培养液的制备方法为：
Figure 615242DEST_PATH_IMAGE001
、取50L包装的无血清培养基干粉溶解于80～90%终体积的注射用水中，搅拌60分钟至澄清；
、加入50g氢氧化钠，搅拌60分钟；
Figure 168900DEST_PATH_IMAGE003
、依次加入：浓盐酸110ml，碳酸氢钠100g； 
Figure 692285DEST_PATH_IMAGE004
、用氢氧化钠溶液或盐酸溶液调pH至7.2—7.4；
Figure 184447DEST_PATH_IMAGE005
、过滤除菌后2—8℃保存。
1）细胞复苏：
从液氮中取出冻存有悬浮培养的BHK-21细胞的冻存管（经检测，每支冻存管中细胞数量至少为1.0×107个以上），置于40℃水浴中快速溶解并接种入含质量百分含量20%牛血清的无血清培养液的150ml锥形细胞培养瓶（培养液体积40ml）,置于37℃ 5% CO2摇床培养24小时，110r/min；用含质量百分含量5%牛血清的无血清培养液按照将1瓶分成2瓶的比例培养48小时，将全部细胞移到500ml悬浮培养瓶，补加无血清培养液至200ml,培养置于37℃5% CO2磁力搅拌培养48小时，130 r/min；补加无血清培养液200ml继续培养24 小时，台盼蓝染色法进行细胞计数及活力检查，细胞密度≥3.0×106/ml,活力≥94%，进入下一步操作；
2）反应器培养及细胞放大培养
a）上述步骤1）得到的400ml细胞悬浮液直接倒入型号为BIOSTATEOR B plus的反应器，补加无血清培养液至2.0L，反应器参数设定四路气体，分别为空气、氧气、氮气和CO2，转速80r/min、温度36.5℃、pH 7.15，溶氧（不设定）,培养36小时后溶氧设定为50%，继续培养12小时，台盼蓝染色法进行细胞计数及活力检查，细胞密度≥4.0×106/ml,活力≥94%，可进入下一步操作；
b）补加无血清培养液至4.0L，反应器参数设定四路气体，同步骤a），转速95r/min、温度36.5℃、pH 7.20，溶氧70%,培养24小时。台盼蓝染色法进行细胞计数及活力检查，细胞密度≥4.5×106/ml,活力≥94%，可进入下一步操作；
c）将b）步骤中细胞全部移入到CLAVORUSTMPLJ120的反应器，补加无血清培养液至40L，反应器参数设定三路气体，分别为空气、氧气和CO2，转速70r/min、温度36.5℃、pH 设定下限7.1，溶氧设定下限40%,培养48小时,台盼蓝染色法进行细胞计数及活力检查，细胞密度≥3.0×106/ml,活力≥94%，可进入下一步操作；
d）向反应器CLAVORUSTMPLJ120中补加无血清培养液至80L，反应器参数设定三路气体，分别为空气、氧气和CO2，转速100r/min、温度36.5℃、pH 设定下限7.2，溶氧设定下限40%,培养48小时，台盼蓝染色法进行细胞计数及活力检查，细胞密度≥5.0×106/ml,活力≥94%，可进入下一步操作；
e）取60L d）步骤的细胞至CLAVORUSTMPLJ650的反应器并补加无血清培养液至250L，反应器参数设定三路气体，分别为空气、氧气和CO2，转速100r/min、温度36.5℃、pH 设定下限7.2，溶氧设定下限50%,培养48小时，台盼蓝染色法进行细胞计数及活力检查，细胞密度≥5.0×106/ml,活力≥94%，可进入下一步操作，向CLAVORUSTMPLJ120的反应器补加无血清培养液至80L，反应器参数设定同d）步骤，培养48小时，台盼蓝染色法进行细胞计数及活力检查，细胞密度≥5.0×106/ml,活力≥94%，可进入下一步操作；
f）向反应器CLAVORUSTMPLJ650补加无血清培养液至500L，保持步骤e）中的反应器参数不变，培养24小时；细胞计数及活力检查，细胞密度≥5.0×106/ml,活力≥94%时进入接毒工序，取步骤e）中 CLAVORUSTMPLJ120反应器中60L细胞培养液至另一台CLAVORUSTMPLJ650的反应器。此后按上述方法用CLAVORUSTMPLJ120反应器作为种子培养，用两台CLAVORUSTMPLJ650的反应器交替培养细胞进行接毒及毒液收获；
3）接毒及毒液收获：
取口蹄疫病毒种毒液50L（OS99株或AsiaⅠ株）接到上述2）步骤f）的 CLAVORUSTMPLJ650反应器（细胞悬液量500L，细胞密度≥5.0×106/ml,活力≥94%），反应器pH 设定7.6，其它保持与步骤f）不变，从接毒培养的第10小时起每小时进行台盼蓝染色法进行细胞计数及活力检查，当活细胞密度低于1.0×106/ml或细胞活力≤20%时，无菌取出所有细胞悬液冻融一次后取样用蔗糖密度梯度法测定口蹄疫病毒含量（146S），口蹄疫病毒（146S）含量大于等于1000μg/ml时进行灭活、乳化工艺制备疫苗。制备疫苗时根据转瓶细胞培养的病毒含量，将收获的病毒液进行一定比例稀释常规苗或不稀释制备高效浓缩苗。
口蹄疫病毒含量（146S）的检测结果：三次接种OS99的结果（μg/ml）分别为：1761、1264、1097；三次接种Aasi-Ⅰ的结果（μg/ml）分别为：1257、1071、1570。
进入灭活、乳化工艺制苗，疫苗按我国现行兽用生物制品质量标准《中华人民共和国兽用生物制品质量标准》（2001年版）进行检验和农业部对口蹄疫疫苗的相关公告进行检验，质量符合要求。

Claims (1)

1.BHK-21细胞无血清悬浮培养技术在口蹄疫疫苗生产中的应用，其特征在于：包括有以下步骤：
1）细胞复苏，具体方法为：
a）取液氮冻存的BHK-21悬浮培养型细胞的冻存管，每支冻存管的细胞数至少为1.0×107个，置于40℃水浴中快速溶解并接种入含质量百分含量20%牛血清的培养液40ml中,置于37℃ 5% CO2摇床培养24小时，110r/min；
b）将步骤a）培养得到的BHK-21细胞分成2瓶，每瓶用含质量百分含量5%牛血清的培养液补加至40ml，继续按a)的培养条件培养48小时后将全部细胞移到一个500ml悬浮培养瓶，补加培养液至200ml,于37℃5% CO2搅拌培养48小时，130 r/min，补加无血清培养液200ml继续培养24小时；
c）将步骤b）培养后的BHK-21细胞用台盼蓝染色法进行细胞计数及活力检查；
2）反应器培养及细胞放大培养，具体方法为：
A）将所述步骤c）得到的400ml细胞悬浮液接入到型号为BIOSTATEOR B plus的反应器，补加培养液至2.0L，反应器参数设定四路气体，分别为空气、氧气、氮气和CO2，转速80r/min、温度36.5℃、pH 7.15，培养36小时后溶氧设定为50%，继续培养12小时后进行台盼蓝染色法细胞计数及活力检查；
B）将步骤A）得到的细胞培养液补加培养液至4.0L，反应器参数设定四路气体，分别为空气、氧气、氮气和CO2，转速95r/min、温度36.5℃、pH 7.20，溶氧70%,培养24小时，进行台盼蓝染色法细胞计数及活力检查；
C）将步骤B）中得到的细胞培养液全部移入到CLAVORUSTMPLJ120的反应器，补加培养液至40L，反应器参数设定三路气体，分别为空气、氧气和CO2，转速70r/min、温度36.5℃、pH 设定下限7.1，溶氧设定下限40%，培养48小时后进行台盼蓝染色法细胞计数及活力检查；
D）向步骤C）的反应器CLAVORUSTMPLJ120中补加培养液至80L，反应器参数设定三路气体，分别为空气、氧气和CO2，转速100r/min、温度36.5℃、pH 设定下限7.2，溶氧设定下限40%,培养48小时后进行台盼蓝染色法细胞计数及活力检查；
E）取60L步骤D)的细胞培养液至CLAVORUSTMPLJ650的反应器并补加培养液至250L，反应器参数设定三路气体，分别为空气、氧气和CO2，转速100r/min、温度36.5℃、pH 设定下限7.2，溶氧设定下限50%,培养48小时后进行台盼蓝染色法细胞计数及活力检查；同时，向CLAVORUSTMPLJ120的反应器补加培养液至80L，反应器参数设定同D）步骤，培养48小时后进行台盼蓝染色法细胞计数及活力检查；
F）向反应器CLAVORUSTMPLJ650补加培养液至500L，反应器参数与步骤E）中保持不变，培养24小时后进行台盼蓝染色法细胞计数及活力检查，进入接毒工序；同时，取步骤E）中 CLAVORUSTMPLJ120反应器中的60L细胞培养液至另一台CLAVORUSTMPLJ650的反应器；
G）按步骤F）用CLAVORUSTMPLJ120反应器中的细胞培养液作为种子培养，用两台CLAVORUSTMPLJ650的反应器交替培养细胞进行接毒及毒液收获；
3）接种口蹄疫病毒种毒液及毒液收获，具体方法为：
取口蹄疫病毒种毒液50L接种到所述步骤F）的 CLAVORUSTMPLJ650反应器，反应器pH 设定7.6，其它参数设定同步骤E），从接毒培养的第10小时起每小时进行台盼蓝染色法细胞计数及活力检查，活细胞密度低于1.0×106/ml或细胞活力≤20%后在无菌条件下取出所有细胞培养液冻融一次后取样，并用蔗糖密度梯度法测定口蹄疫病毒含量；
所述培养液的制备方法为：
Figure DEST_PATH_IMAGE002
、取50L包装的培养基干粉溶解于80～90%终体积的注射用水中，搅拌60分钟至澄清；
Figure DEST_PATH_IMAGE004
、在所述步骤
Figure 643810DEST_PATH_IMAGE002
得到的溶液中加入50g氢氧化钠，搅拌60分钟；
Figure DEST_PATH_IMAGE006
、在所述步骤
Figure 498634DEST_PATH_IMAGE004
得到的溶液中依次加入：浓盐酸110ml，碳酸氢钠100g； 
Figure DEST_PATH_IMAGE008
、将所述步骤
Figure 216054DEST_PATH_IMAGE006
得到的溶液用氢氧化钠溶液或盐酸溶液调pH至7.2—7.4；
Figure DEST_PATH_IMAGE010
、将所述步骤
Figure 47482DEST_PATH_IMAGE008
得到的溶液过滤除菌后2—8℃保存。
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CN101660006A (zh) * 2009-09-24 2010-03-03 金宇保灵生物药品有限公司 悬浮细胞蚀斑滴定口蹄疫病毒的方法

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BHK-21细胞的悬浮驯化及其在悬培条件下对口蹄疫A型病毒的培养;薛英等;《广东畜牧兽医科技》;20081231;第33卷(第1期);35-37 *
Growth and Immunogenicity of Foot-and-Mouth Disease Virus in Baby Hamster Kidney Cells Adapted to and Continuously Grown in a Serum-Free Chemically Defined Media;L. D. TOMEI等;《BIOTECHNOLOGY AND BIOENGINEERING》;19751231;第17卷(第5期);765-778 *
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薛英等.BHK-21细胞的悬浮驯化及其在悬培条件下对口蹄疫A型病毒的培养.《广东畜牧兽医科技》.2008,第33卷(第1期),35-37.

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Application publication date: 20110914

Assignee: Lanzhou min Hai Bioengineering Co., Ltd.

Assignor: Ma Zhongren| Qiao Zilin|Shi Xin| Li Mingsheng|Feng Ruofei|Feng Yuping

Contract record no.: 2014990000880

Denomination of invention: Application of baby hamster kidney(BHK)-21 cell serum-free suspension culture technology in foot-and-mouth disease vaccine production

Granted publication date: 20130612

License type: Exclusive License

Record date: 20141125

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