背景[1-3]
昆蟲細胞是提取來自昆蟲的一類真核細胞。通過培養(yǎng)制造宿主的病毒,這些病毒可以引起昆蟲流行病,但對人畜和植物無害,因而可作病毒殺蟲劑。還可以生產某些藥用蛋白。
昆蟲細胞的體外培養(yǎng)日益受到人們的重視。其原因有兩個方面:,作為宿主表達高度特異性的病毒,這些病毒可以引起昆蟲流行病,但對人畜和植物無害,因而可作病毒殺蟲劑。第二,昆蟲多角體病毒可以高水平表達蛋白,其基因片段可以用來構建重組病毒以高效表達外源基因,生產某些藥用蛋白。
昆蟲細胞
因此昆蟲細胞的體外培養(yǎng)正逐漸成為生產用于農業(yè)和人類健康保健用的生物產品的重要手段。
細胞系絕大多數來自于鱗翅目和雙翅目的農業(yè)害蟲,其來源組織包括卵巢、精巢、胚胎、成蟲盤、血細胞、中腸、脂肪體等,其中用卵巢組織和胚胎組織建立的細胞系最多,而神經組織、表皮組織、內分泌系統(tǒng)和肌肉組織等的細胞系極少或沒有報道。用未成熟或未分化的組織建立細胞系比用成熟組織容易,主要是因為其中干細胞含量高。
雖然已建立了很多的昆蟲細胞系,但迄今為止,研究和應用的最多的是草地貪葉蛾(Spodoptera Frugiperda)卵巢細胞系Sf21及其克隆株Sf9和粉紋夜蛾(Trichop lusiani)胚胎細胞系BTI-Tn5B1-4(商品名High Five)
應用[4][5]
用于應用昆蟲細胞表達預防性人乳頭瘤病毒疫苗和應用填充床生物反應器表達H1N1流感病毒疫苗的研究
以HPV6L1為例,研究了昆蟲細胞體系的VLP疫苗生產工藝研究。首先比較不同接毒量、感染密度、細胞收獲時間對HPV6L1蛋白表達量的影響。對比不同原理生物反應器培養(yǎng)昆蟲細胞的區(qū)別,發(fā)現WAVE生物反應器更適合懸浮培養(yǎng)昆蟲細胞。為了考察不同裂解方法對sf9昆蟲細胞裂解的影響,結果表明與超聲法、化學裂解法相比,低滲裂解法更適合于昆蟲細胞裂解。
又比較不同孔徑的中空纖維微濾膜對sf9昆蟲細胞收獲的影響,選擇了GE公司面積為420cm2的三種孔徑微濾膜(0.10,0.22,和0.45μm),結果表明,與0.10,0.22μm中空纖維微濾膜相比,孔徑為0.45μm中空纖維微濾膜具有更大的平均膜孔徑,濾膜阻力較小,有利于培養(yǎng)基的透過,濃縮過程中可以緩解引起的膜表面凝膠層,因此具有更快的處理速度,其平均透過通量可達90L/hm2。
在此基礎上結合細胞破碎相關的實驗結果,設計應用中空纖維系統(tǒng)作為一個整合系統(tǒng),實現細胞收獲液的濃縮、洗濾、抽提、澄清步驟。此工藝避免了離心機,死端過濾等實驗步驟,而且在抽提過程中,采用低滲的方法裂解昆蟲細胞,釋放目的蛋白,避免了裂解劑(Triton X-100)的加入和超聲儀的使用,使整個操作都處于密閉和無菌狀態(tài),更適合于工業(yè)化生產。
在柱層析初級分離純化階段,選擇DMAE弱陰離子層析純化HPV6L1蛋白,與Q Sepharose XL強陰離子層析相比,DMAE弱陰離子層析純化的HPV6L1蛋白純度更高,基本達到初級分離純化的要求。
之后在柱層析精制分離純化階段嘗試了應用Octyl Sepherose FF、Butyl-S Sepherose FF、Fractogel EMDTMAE、CM Sepherose FF等層析介質進行精純工藝摸索。考慮到初級分離純化階段采用的是陰離子交換層析,不同階段采用不同原理的層析介質純化蛋白更有效。
因此在精制分離純化階段,選擇Octyl Sepherose FF疏水層析純化HPV6L1蛋白。又摸索了類病毒顆粒體外組裝工藝,經解組裝、重組裝步驟后,獲得了均一穩(wěn)定的病毒樣顆粒。對于上述優(yōu)化的放大純化工藝所制備的HPV6L1VLPs,進行了SF9細胞宿主DNA殘留量;SF9昆蟲細胞宿主蛋白殘留量;HPV VLP疫苗抗原含量;內毒素等檢測。