Глубинное выращивание в инкапсулированном состоянии

В противоположительность суспензионным культурам клеток на микроносителях разрабатываются способы инкапсулирования их в полимерные среды (полилизиновые, агарозные, изоиолимерные слои). В этом случае клетки не испытывают большого механического напряжения, которые они должны использовать в свободном виде. Способ инкапсулирования оказался выгодным для культивирования гибридом в целях получения моноклональных антител. Диаметр микрокапсул, размер пор в них и их толщина могут быть независимо проконтролированы в процессе изготовления и оптимизирования для конкретного типа гибридом. Для этого разработана спецтехнология.

Гибридомные клетки суспензируют в биосовместимом растворе натрия альгината. Образовывавшиеся капельки затем пропускают в раствор кальция хлорида (CaCl₂), где они становятся желированными микросферами. На поверхности таких сред затем формируют полилизиновую мембрану. После этого гель разжижают, оставляя гибридомные клетки в нормальном физиологическом состоянии внутри «дырчатых» микросфер. При культивировании инкапсулированных гибридом продукция моноклональных антител возрастает в тысячи раз по сравнению с обычным культивированием гибридомных клеток. После завершения биосинтеза антител микрокапсулы подвергают диализу для удаления примесей веществ, а затем физически из«раскрывают», гибридомные клетки и фрагменты капсул легко сепарируются от искомых моноклональных антител, которые могут быть подвергнуты дополнительной очистке или использованию по назначению. Полилизиновая мембрана обеспечивает диффузию небольших молекул питательных веществ внутрь микросфер, но не позволяет диффузию иммунным глобулинам. Кроме физического удаления полилизиновой мембраны можно использовать ферментативный гидролиз. В описанные микросферы возможно инкапсулировать не только клетки, но и ферменты, индукторы каких-либо процессов, а также мультисистем.

Таким образом, глубинное выращивание животных клеток реализуют в трех вариантах:

1. Монослой клеток статичен, культуральная фаза подвижна;

2. Среда культивирования статична, монослой клеток подвижен;

3. Клетки (например, на микроносителе в микросферах) и среда культивирования подвижна.

Эти варианты надо иметь в виду при выборе технологии и проектировании оборудования. В опытно-промышленных условиях получают интерферон, выращивая микробласты человека в виде отъемно-доливных культур. Неопределенно длительное время можно выращивать клетки млекопитающих в непрерывных хемостатных культурах. В хемостатах скорость подачи свежей среды и отбора культуры равны (как и объем их). Скорость роста клеток контролируется скоростью подвода лимитирующего компонента, а численность - его концентрацией. В качестве лимитирующего рост агента чаще всего используют глюкозу, реже - фосфаты и другие вещества. В хемостатах удается на порядок увеличить выход клеток по сравнению с периодическим культивированием. Причем, хемостатные культуры отличаются накоплением физиологически однотипных клеток.

ВОПРОСЫ ДЛЯ ПРОВЕРКИ

1. Сырье для биосинтеза. Основные характеристики;

2. Источники углеродного питания. Классификация и примеры использования;

3. Источники азотного питания. Классификация и примеры использования;

4. Микро- и макроэлементы, титранты, пеногасители. Примеры использования;

5. Возобновляемое растительное сырье. Основные принципы использования. Примеры биотехнологических производств, использующий возобновляемое растительное сырье;

6. Оптимизация питательных сред. Выбор критерия оптимизации и факторов эксперимента;

7. Основные правила составления матрицы планирования эксперимента;

8. Этап линейного приближения. Характеристика коэффициентов регрессии;

9. Оценка значимости коэффициентов регрессии;

10. Этап движения по градиенту и определение оптимума системы;

11. Культивирование клеток и тканей растений, животных и человека. Классификация клеточных культур;

12. Системы культивирования клеток человека и животных;

13. Глубинное культивирование в монослое;

14. Глубинное культивирование суспензионных культур;

15. Глубинное культивирование инкапсулированных клеток.