一种规模化制备鸡胚成纤维细胞的方法

文档序号:1961353 发布日期:2021-12-14 浏览:7次 >En<

阅读说明:本技术 一种规模化制备鸡胚成纤维细胞的方法 (Method for preparing chicken embryo fibroblasts in large scale ) 是由 崔松奇 魏文江 田春利 姚沾沾 余海涛 张丹丹 李娥 张娜 李晓静 于 2021-09-09 设计创作,主要内容包括:本发明涉及一种规模化制备鸡胚成纤维细胞的方法。包括以下步骤:(1)挑选鸡胚并进行初步消毒;(2)对鸡胚进行再次消毒;(3)取鸡胚;(4)处理鸡胚;(5)清洗鸡胚;(6)消化鸡胚;(7)组织细胞离心;(8)组织细胞重悬;(9)组织细胞过滤;(10)分装;(11)细胞培养。本发明提供了一种规模化制备鸡胚成纤维细胞的方法,与现有的制备方法相比,本制备方法实现了对鸡胚成纤维细胞的无菌制备、提升规模效率制备以及降低成本制备,实现了低制备成本下的高效、规模化制备,保证了鸡胚成纤维细胞的质量,解决了生物制品规模化生产的瓶颈问题,满足工业化生产对鸡胚成纤维细胞的需要。(The invention relates to a method for preparing chicken embryo fibroblasts in a large scale. The method comprises the following steps: (1) selecting chicken embryos and carrying out primary disinfection; (2) sterilizing the chick embryo again; (3) taking a chicken embryo; (4) treating the chick embryos; (5) cleaning chicken embryos; (6) digesting the chick embryo; (7) centrifuging tissue cells; (8) resuspending the tissue cells; (9) filtering the tissue cells; (10) subpackaging; (11) and (5) culturing the cells. Compared with the existing preparation method, the preparation method realizes aseptic preparation of the chicken embryo fibroblasts, improves scale efficiency preparation and reduces cost preparation, realizes efficient and scale preparation at low preparation cost, ensures the quality of the chicken embryo fibroblasts, solves the bottleneck problem of scale production of biological products, and meets the requirement of industrial production on the chicken embryo fibroblasts.)

一种规模化制备鸡胚成纤维细胞的方法

技术领域

本发明属于兽用生物制品技术领域,尤其涉及一种规模化制备鸡胚成纤维细胞的方法。

背景技术

鸡胚成纤维细胞是生物制品生产和检验的常用原代细胞,目前鸡胚成纤维细胞的培养工艺有多种方式:有进行实验室试验的方瓶培养,有进行疫苗生产的转瓶培养、细胞工厂培养以及生物反应器培养,但无论何种培养方法,原代成纤维细胞的制备都是不可逾越的一步。其中,方瓶培养是指在方瓶中进行细胞培养,方瓶(T-flask)是动物细胞培养中使用的一种专用瓶子。使用时平放,上下平面平行,侧面开有带螺纹的口,细胞接种后可以贴壁于瓶内下表面。转瓶培养是指采用回转的转瓶进行细胞培养,转瓶固定在支架上,倾斜度为5~10°,或将转瓶放在一排排转轴之间,使转瓶随着转轴以每小时6~12转缓慢转动。细胞贴附于玻璃壁四周,细胞贴壁和生长只有一个表面面积,经转动一方面使培养液流动,利于细胞吸收营养和进行代谢,一方面使细胞有机会接触气体,有利于细胞呼吸和发生氧化还原作用,有利于细胞生长繁殖。细胞工厂培养是指在细胞工厂内进行细胞培养。生物反应器培养是指在专用的生物反应器内进行培养。

如前所述,传统的各种鸡胚成纤维细胞的制备方法更加适合于实验室级别的精细化操作,这是因为实验室条件下鸡胚成纤维细胞的制作批量小,过程容易控制。但对于时间和效率有严格要求、生产成本有严格要求、制备规模有要求的规模化生产来说,前述小批量制备鸡胚成纤维细胞的工艺并不适合,需要一种能够规模化制备的替代方案。

规模化的鸡胚成纤维细胞制备需要解决三方面问题:无菌制备、提升规模效率以及降低制备成本。首先,无菌制备是工业化生物制品生产的重中之重,各种原辅材料一次性投入几十甚至上百万元人民币,所以要把污染的概率降到最小;其次,相对于实验室一次操作几十枚鸡胚,规模化生产却要动辄几千枚鸡胚的处理量,并且需要四五个小时内完成细胞的制备工作,所以要不断优化工艺,提高制备效率;再者,企业的目的是盈利,对于生产环节来说,需要减少人工的投入,提高单位鸡胚细胞的产量,降低生产成本从而实现产品利润的最大化。现有的制备工艺难以满足前述要求,因此需要在传统的鸡胚成纤维细胞制备方法的基础上不断进行工艺创新和工艺优化,以解决生物制品规模化生产的瓶颈,进而满足工业化生产对鸡胚成纤维细胞的需要。

发明内容

本发明为解决公知技术中存在的技术问题而提供一种规模化制备鸡胚成纤维细胞的方法,实现鸡胚成纤维细胞的规模化、无菌化和低成本化制备,满足工业化生产对鸡胚成纤维细胞的需要。

本发明为解决公知技术中存在的技术问题所采取的技术方案是:一种规模化制备鸡胚成纤维细胞的方法包括以下步骤,(1)挑选鸡胚并进行初步消毒:在鸡胚前孵化室通过照胚挑选发育良好的多枚SPF鸡胚,将鸡胚送入消毒室,使用消毒液喷雾消毒鸡胚表面,之后将鸡胚转移至温室内;(2)对鸡胚进行再次消毒:将鸡胚从温室中取出,用刷子蘸取碘酒并对鸡胚上部进行消毒,待碘酒晾干后,使用无水乙醇进行鸡胚脱碘;(3)取鸡胚:打开鸡胚气室部位,将鸡胚取出,放入平皿中;(4)处理鸡胚:采用工具夹取并去除鸡胚的眼睛;(5)清洗鸡胚:将鸡胚加入清洗器中,将汉克氏液注入清洗器中,摇晃鸡胚清洗器使鸡胚与汉克氏液充分混合,之后将清洗器中的汉克氏液吸出,如此重复清洗鸡胚多次;(6)消化鸡胚:把清洗后的鸡胚倒入磁力消化瓶中,高转速搅拌令消化瓶中的鸡胚全部打碎,成为糊状悬浮组织,之后调至低转速搅拌并加入胰酶,在胰酶的作用下,充分消化鸡胚组织;(7)组织细胞离心:消化好的鸡胚悬浮组织,在无菌条件下向消化液中加入血清以中和胰酶,采用离心机进行离心处理;(8)组织细胞重悬:弃去离心后的上层清液,向离心管中加入细胞生长液并摇晃离心管,使组织细胞脱离离心管管壁,之后加入混合瓶中并振摇混合瓶,使组织细胞成为悬浮液;(9)组织细胞过滤:将组织细胞重悬液吸入带有纱布囊式过滤装置的分装罐中,细胞悬液通过纱布囊式过滤装置,使得细胞悬液中的未消化鸡胚组织得到过滤截留,之后向分装罐内补加细胞培养液;(10)分装:将分装罐内的细胞悬浮液分装至多个细胞工厂;(11)细胞培养:将细胞工厂放入温室中静止培养,得到单层鸡胚成纤维细胞。

本发明的优点和积极效果是:

本发明提供了一种规模化制备鸡胚成纤维细胞的方法,与现有的制备方法相比,本发明中给出了一种对鸡胚成纤维细胞进行无菌制备、提升规模效率制备以及降低成本制备的方法。通过设置鸡胚消毒的步骤,实现了对鸡胚的消毒和表面干燥处理,有效防止在后序鸡胚气室打开时表面残留液体进入气室内,降低了鸡胚受到污染的风险。通过优化鸡胚处理方式,节省了鸡胚处理所需的时间,同时提升了能够获取的有效鸡胚细胞数量,提升了鸡胚成纤维细胞的产率,优化后的鸡胚处理方式还能够减少鸡胚暴露在外界环境的时间,进一步降低了污染的风险。通过设置清洗鸡胚、消化鸡胚、组织细胞离心、组织细胞重悬和组织细胞过滤等步骤,有效实现了对有效鸡胚细胞的获取。本发明中的制备方法是一种规模化的制备方法,与现有的实验室级的制备方法相比,本方法实现了低制备成本下的高效、规模化制备,保证了鸡胚成纤维细胞的质量,解决了生物制品规模化生产的瓶颈问题,满足工业化生产对鸡胚成纤维细胞的需要。

优选地:步骤(1)中,选取的SPF鸡胚为9日龄,温室内的室温为38℃。

优选地:步骤(2)中,从温室内取出鸡胚的时间为置入温室后的第二天,对鸡胚的中上部进行碘酒消毒。

优选地:步骤(5)中,将多个获取的鸡胚分装到多个清洗器内,采用多联管道将各清洗器顶部三通盖上的进液口与清洗液储罐连接,采用多联管道将各清洗器顶部三通盖上的抽气口连接且在该多联管道上安装有真空泵,采用多联管道将各清洗器顶部三通盖上的出液口与废液储罐连接且在该多联管道上安装有抽液泵;清洗的次数为三次。

优选地:步骤(6)中,高转速搅拌和低转速搅拌在38℃的温度条件下进行,高速搅拌持续的时间为5min,低转速搅拌的持续时间为15min;低转速搅拌后,取消化瓶观察底部沉淀物,以底部沉淀物中的脑球组织、肝脏、脊椎骨、腿部、翅部骨骼清晰可见且骨骼上没有肌肉组织作为判定消化鸡胚步骤的终点。

优选地:步骤(7)中,加入的血清重量为消化液总重量的3%;离心机的转速为3000r/min,离心持续时间为10min。

优选地:步骤(9)中,分装罐的容量为50L,每500个鸡胚的组织细胞重悬液向一个分装罐中注入;分装罐内的纱布囊式过滤装置包括18层纱布,完成鸡胚的组织细胞重悬液的注入和过滤后,补加细胞培养液到分装罐的50L刻度线处。

优选地:步骤(10)中,每个分装罐的出口连接有带有多个分液头的分液管,每个分液头连接至一个细胞工厂的注入口,一次进行多个细胞工厂的细胞悬浮液分装。

优选地:步骤(11)中,细胞工厂的培养温室的温度条件为38℃,培养时间为18~24h。

附图说明

图1是本发明的分装步骤中活细胞计数的显微图像;

图2是本发明的细胞培养步骤进行12h后细胞工厂内的细胞显微图像;

图3是本发明的细胞培养步骤进行48h后细胞工厂内的细胞显微图像;

图4是本发明的细胞培养步骤进行72h后细胞工厂内的细胞显微图像。

具体实施方式

为能进一步了解本发明的发明内容、特点及功效,兹举以下实施例详细说明。

本发明的规模化制备鸡胚成纤维细胞的方法包括以下步骤,

(1)挑选鸡胚并进行初步消毒:在鸡胚前孵化室通过照胚挑选发育良好的多枚SPF鸡胚,将鸡胚送入消毒室,使用消毒液喷雾消毒鸡胚表面,之后将鸡胚转移至温室内;本步骤中,选取的SPF鸡胚为9日龄,温室内的室温为38℃。

SPF是指Specific Pathogen Free,SPF动物即无特定病原体动物,是指除清洁动物应排除的病原外,不携带主要潜在感染或条件致病和对科学实验干扰大的病原的实验动物。本步骤中选取SPF鸡胚是指符合前述条件的SPF鸡(指生长在屏障系统或隔离器中、无国际、国内尤其流行的主要鸡传染病病原的鸡群)所生产的鸡胚。SPF鸡胚对各种病原微生物有敏锐的感受性,且重复性好,是研制人和禽等多种生物制品的高标准原材料。

本步骤的具体操作中,鸡胚放置在专用托盘中,托盘置于推车上,采用推车整批次地将完成挑选和初步消毒的鸡胚转移至温室内。消毒作业在专用的消毒室内进行,采用喷雾消毒设施对鸡胚进行表面喷淋雾化消毒。本实施例中,单次制备选用的挑选后SPF鸡胚的数量为2000枚。

(2)对鸡胚进行再次消毒:将鸡胚从温室中取出,用刷子蘸取碘酒并对鸡胚上部进行消毒,待碘酒晾干后,使用无水乙醇进行鸡胚脱碘;

本步骤中,从温室内取出鸡胚的时间为置入温室后的第二天,对鸡胚的中上部进行碘酒消毒。具体地,用刷子蘸取碘酒对鸡胚中线以上的部分进行刷涂消毒,也就是对鸡胚的中上部进行消毒,鸡胚的中上部是后序打开蛋壳的位置,采用碘酒消毒能够去除这个位置的病菌,避免打开蛋壳时病菌进入内部。

碘酒的消毒效果在常规消毒液中属于较强的消毒液,先使用碘酒进行消毒,可以保证消毒效果的确切性。无水乙醇既能够脱碘(碘能够溶于无水乙醇,因而在擦拭鸡胚表面时被去除)、也能够脱水(无水乙醇吸水后蒸发),保证鸡胚表面的干燥性,这样就有效避免了后序打开鸡胚气室时外部残留的液体进入气室内,降低了污染的风险。

(3)取鸡胚:打开鸡胚气室部位,将鸡胚取出,放入平皿中;

本步骤中用到的工具主要是手术式歪头剪刀和歪头镊子,其中手术式歪头剪刀用于打开鸡胚的蛋壳和气室,歪头镊子用于将鸡胚从蛋壳和气室内取出。

(4)处理鸡胚:采用工具夹取并去除鸡胚的眼睛;

本步骤中用到的工具主要是歪头镊子,采用歪头镊子夹取鸡胚的眼睛并去除。

本发明中没有采取传统方式去除鸡胚的头、四肢、内脏,只进行眼球的去除处理,因为脑球、内脏组织比如肝脏等组织不被胰酶消化,并不会影响鸡胚成纤维细胞制备的质量,在后续的过滤中一次性去除即可。只去除眼球的好处有三方面,第一:简化了鸡胚处理的工序,节省了约80%的处理时间;第二、提高单位鸡胚成纤维细胞的制备数量,这是因为在去除头部、四肢、内脏的过程中,会有大量鸡胚皮肤损失,通过执行本制备方法的数据统计,每个鸡胚可以稳定地获得2.5~3×108个鸡胚细胞,是传统成纤维细胞制备方式的两倍;第三,由于处理方式简化,减少了鸡胚暴露在外界环境的时间,降低了污染的风险。

(5)清洗鸡胚:将鸡胚加入清洗器中,将汉克氏液注入清洗器中,摇晃鸡胚清洗器使鸡胚与汉克氏液充分混合,之后将清洗器中的汉克氏液吸出,如此重复清洗鸡胚多次;

本步骤中,将多个获取的鸡胚分装到多个清洗器内,2000枚鸡胚分装到7个鸡胚清洗器内。鸡胚清洗器在结构上包括清洗罐,在清洗罐的顶部设有三通盖,在三通盖上设有三个接口,一个为进液口、一个为抽气口、另一个为出液口,在进液口上连接有进液管且进液管的下端延伸至清洗罐的内腔中上部,在出液口上连接有抽液管,抽液管的下端延伸至清洗罐的内腔底部。

采用多联管道将各清洗器顶部三通盖上的进液口与清洗液储罐连接,采用多联管道将各清洗器顶部三通盖上的抽气口连接且在该多联管道上安装有真空泵,采用多联管道将各清洗器顶部三通盖上的出液口与废液储罐连接且在该多联管道上安装有抽液泵。这样,当需要向清洗器内注入清洗液时,开启真空泵,真空泵通过抽气口将各清洗罐内的空气抽出来,内部气压降低,则清洗液经进液口进入清洗罐内,待清洗液浸没鸡胚后停止,摇晃鸡胚清洗器使鸡胚与汉克氏液充分混合,之后启动抽液泵,从各清洗罐的底部将汉克氏液及清洗杂质抽出。

该鸡胚清洗器在相对密闭状态下清洗鸡胚,可以保证清洗过程的无菌状态,同时通过多管道连接,两个人一次性可以同时操作7台清洗器,大大节省了鸡胚清洗的时间,提升了作业效率。

重复上述清洗液注入-摇晃混合-抽出清洗液的过程,清洗的次数设定为三次,实现对鸡胚的彻底清洗处理。

(6)消化鸡胚:把清洗后的鸡胚倒入磁力消化瓶中,高转速搅拌令消化瓶中的鸡胚全部打碎,成为糊状悬浮组织,之后调至低转速搅拌并加入胰酶,在胰酶的作用下,充分消化鸡胚组织;

本步骤的磁力消化瓶即磁力搅拌瓶,是指以磁力搅拌作为基本工作原理的搅拌瓶,包括产生周期性变化磁力作用的底座以及置于瓶内的搅拌颗粒,工作时,搅拌颗粒在磁力的作用下发生搅拌动作。高转速和低转速为相对而言,在高转速的搅拌作用下,鸡胚被打碎,快速形成糊状悬浮组织,低转速搅拌有两方面作用:一是使消化液的温度更加均匀,二是在搅拌状态下,胚组织外层已经消化好的组织细胞更快地脱落到消化液中,使内部组织暴露在消化液中,加快消化进度,既节省消化时间,又获得活力强的细胞。一般情况下,高转速是指转速大于等于380r/min的转速,低转速是指小于等于140r/min的转速。

本步骤中,高转速搅拌和低转速搅拌在38℃的温度条件下进行,高速搅拌持续的时间为5min,低转速搅拌的持续时间为15min;低转速搅拌后,取消化瓶观察底部沉淀物,以底部沉淀物中的脑球组织、肝脏、脊椎骨、腿部、翅部骨骼清晰可见且骨骼上没有肌肉组织作为判定消化鸡胚步骤的终点。

本步骤中,胰酶的添加量为:10ml/胚。

(7)组织细胞离心:消化好的鸡胚悬浮组织,在无菌条件下向消化液中加入血清以中和胰酶,采用离心机进行离心处理;

本步骤中,加入的血清重量为消化液总重量的3%;离心机的转速为3000r/min,离心持续时间为10min。

(8)组织细胞重悬:弃去离心后的上层清液,向离心管中加入细胞生长液并摇晃离心管,使组织细胞脱离离心管管壁,之后加入混合瓶中并振摇混合瓶,使组织细胞成为悬浮液;

(9)组织细胞过滤:将组织细胞重悬液吸入带有纱布囊式过滤装置的分装罐中,细胞悬液通过纱布囊式过滤装置,使得细胞悬液中的未消化鸡胚组织得到过滤截留,之后向分装罐内补加细胞培养液;

本步骤中,分装罐的容量为50L,每500个鸡胚的组织细胞重悬液向一个分装罐中注入;分装罐内的纱布囊式过滤装置包括18层纱布,完成鸡胚的组织细胞重悬液的注入和过滤后,补加细胞培养液到分装罐的50L刻度线处,也就是在完成注入和过滤操作后,将细胞培养液向分装罐内注满。

(10)分装:将分装罐内的细胞悬浮液分装至多个细胞工厂;

分装前可以进行活细胞计数,图1中所示为活细胞计数的显微图像。

本步骤中,每个分装罐的出口连接有带有多个分液头的分液管,每个分液头连接至一个细胞工厂的注入口,一次进行多个细胞工厂的细胞悬浮液分装。具体地,细胞工厂选取为10层结构的细胞工厂,每个分液管上的分液头为10个,因此单次向10个细胞工厂内分装。每个细胞工厂分装液体2000ml左右,故50L细胞悬液共分装至25个细胞工厂内。

(11)细胞培养:将细胞工厂放入温室中静止培养,得到单层鸡胚成纤维细胞;

本步骤中,细胞工厂的培养温室的温度条件为38℃,培养时间为18~24h。

图2、图3和图4中分别给出了培养时间为12h、48h和72h的细胞工厂内的细胞显微图像,显示了健康细胞随着时间的延长而产生的形态变化。

有益效果:

表1效率和污染风险性对比

从表1的对比上可以看出:采用本规模化生产模式进行鸡胚成纤维细胞的制备,操作步骤大量简化,同时采用改良的设备,生产效率大大提高,成纤维细胞制备过程暴露在外界的时间大大缩短,降低了产品污染的风险,本厂自从采用了改良鸡胚成纤维制备工艺,合格率达到100%。

表2单胚细胞产量与细胞活力对比

从表2中可以看出两种生产方式制备成纤维细胞的活力相当,而规模化生产模式由于简化鸡胚处理模式,不除去头、四肢与内脏,同时磁力消化方式的改良,组织消化的更加充分,使得单胚的细胞产量翻了一倍,大大节约了生产成本。

规模化生产的无菌操作保证:

要实现规模化生产的无菌,从大的方面来说,设施是保证无菌环境的基础,GMP的规范性是软件保障,人员的规范操作是核心。要实现持续的无菌操作一定是细节决定成败,在细节上要把握以下几个原则。

1、尽可能保证所有进入洁净区的物料是低微生物限度甚至无菌,比如本文叙述的鸡胚从D级前孵化区域进入C级洁净区,需要经过优洁消毒液对所有鸡胚进行全面的喷雾消毒,再由C级洁净区进入B级洁净区下的局部A级,通过碘酒消毒和无水乙醇的脱碘和脱水。这些方面都是在践行“所有进入洁净区的物料是低微生物限度甚至无菌”的原则。

2、尽可能的简化操作步骤,比如鸡胚处理阶段,传统模式的鸡胚处理,要去除头部、内脏、四肢,而本文叙述只需要去除眼球即可,从效率上来说,只去除眼球,仅仅是传统模式操作时间的20%,从成本上来说,去除的头部、四肢以及去除内脏时连带胸腹部皮肤,将有大量的皮肤细胞被抛弃。

3、尽可能的减少无菌原料暴露外界的频次和时间,细胞营养液的配制过程和细胞营养液的分装过程,全部使用管道化,减少瓶与瓶之间倾倒液体时各种液体暴露的频次和时间,从而降低污染的风险。

4、尽可能减少人为的操作,尽可能多的使用设备操作,以减少人为差错的概率。传统的鸡胚清洗,大部分在烧杯中进行鸡胚的清洗,1次2个人员只能操作一个烧杯,清洗花费的时间长,鸡胚暴露外界环境的时间也长,我们进行了鸡胚清洗仪器的改进,把鸡胚加入鸡胚清洗器中,连接好管道后,一次性可以操作7个容器进行清洗,大大提高了生产效率,操作过程全部在设备与设备之间进行清洗液流转,减少了人为的操作差错。

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