（江蘇省蘇州中學(xué)，江蘇蘇州 215007）

0.引言

作為現(xiàn)代生物技術(shù)的重要領(lǐng)域之一，細(xì)胞工程的發(fā)展十分迅速，并帶動了許多行業(yè)的發(fā)展。通過基因工程、細(xì)胞融合等技術(shù)，我們可以對動物或植物細(xì)胞進(jìn)行改造，從而獲得所需的產(chǎn)品。細(xì)胞工程在農(nóng)業(yè)、食品工業(yè)、醫(yī)療領(lǐng)域都有著廣泛的應(yīng)用。在生物制藥領(lǐng)域，細(xì)胞工程更是扮演著重要的角色。我們可以利用細(xì)胞工程，實(shí)現(xiàn)大規(guī)模的細(xì)胞改造，以得到所需物質(zhì)，或者合成一些不存在于自然界的化合物。在一些情況下，利用細(xì)胞工程，我們雖然不能直接得到所需要的產(chǎn)物，但是可以獲得重要的藥物前體[1]。相比于傳統(tǒng)的生產(chǎn)方式，這些藥物前體的純度更高、安全性更好，且制備成本較低?？梢哉f，在生物制藥領(lǐng)域，細(xì)胞工程扮演著重要的角色。

1.細(xì)胞工程的簡介

所謂細(xì)胞工程，就是應(yīng)用細(xì)胞融合、核移植、組織細(xì)胞培養(yǎng)等技術(shù)，對細(xì)胞進(jìn)行改造，從而改變細(xì)胞性狀，獲得某些生物制品的技術(shù)。在離體條件下，各種細(xì)胞的生長、繁殖特性不盡相同，因此，需要通過細(xì)胞的生長狀態(tài)，對細(xì)胞生長所需的營養(yǎng)素、調(diào)節(jié)因子，以及其他培養(yǎng)條件進(jìn)行分析，并不斷改善其培養(yǎng)環(huán)境，從而使細(xì)胞的產(chǎn)出速率更高。細(xì)胞工程的應(yīng)用十分廣泛，它既可以用于培養(yǎng)作物的新品種，也可以用于藥物、疫苗等的生產(chǎn)。細(xì)胞工程的應(yīng)用，使科研用動物的需求量大幅下降，使藥物的生產(chǎn)成本更加低廉，并提高了生物制品的質(zhì)量[2]。

2.動物細(xì)胞工程的研究現(xiàn)狀

動物細(xì)胞工程涉及的技術(shù)種類繁多，許多技術(shù)已經(jīng)較為成熟，并在醫(yī)藥領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。細(xì)胞中的許多小分子和酶是治療各類疾病的出色藥物。研究細(xì)胞的生長及繁殖規(guī)律，可以為藥物的研發(fā)和生產(chǎn)提供極為重要的幫助。細(xì)胞融合作為一項(xiàng)新興技術(shù)，得到了生物學(xué)家及藥物研發(fā)人員的關(guān)注，其應(yīng)用前景十分廣泛。

細(xì)胞融合，是指兩個或多個細(xì)胞在離體條件下，通過不同機(jī)制合并成為一個細(xì)胞。目前常用的融合方法包括以下幾種：

仙臺病毒誘導(dǎo)：利用滅活的仙臺病毒（HVJ），我們可以在實(shí)驗(yàn)室中實(shí)現(xiàn)細(xì)胞融合。HVJ誘導(dǎo)融合的原理是，它可以與細(xì)胞表面的受體結(jié)合，使不同的細(xì)胞凝聚、融合。不過，由于HVJ的制備較困難、誘導(dǎo)效率低，仙臺病毒融合法主要應(yīng)用于實(shí)驗(yàn)室。

聚乙二醇（PEG）誘導(dǎo)：PEG誘導(dǎo)法屬于化學(xué)誘導(dǎo)法，其促進(jìn)細(xì)胞融合的作用機(jī)理尚無定論。一些研究表明，PEG分子可以改變生物膜的結(jié)構(gòu)，使磷脂雙分子層重組，細(xì)胞發(fā)生合并。PEG誘導(dǎo)法雖然毒性較大，但是成本低、融合率高，這使其在實(shí)驗(yàn)室中得到廣泛應(yīng)用。

電融合法：細(xì)胞電融合技術(shù)屬于物理融合法中應(yīng)用最為廣泛的融合技術(shù)。它的原理是，在高頻交流電場中，細(xì)胞的原生質(zhì)體將發(fā)生極化，此時，細(xì)胞因受到電場力的作用而連接成串。隨后，方波脈沖可以擊穿細(xì)胞接觸位置的質(zhì)膜，并在表面張力的作用下形成新的質(zhì)膜，使多個細(xì)胞彼此融合[3]。

現(xiàn)有的細(xì)胞融合方法各有其優(yōu)勢和局限性。我們尚未找到一種簡便易行、成本低、效率高的融合方法。生物學(xué)家應(yīng)當(dāng)對細(xì)胞膜及原生質(zhì)體的性質(zhì)進(jìn)行更加深入的研究，從而改進(jìn)現(xiàn)有方法，助力細(xì)胞工程的發(fā)展。

利用細(xì)胞融合技術(shù)，可以培養(yǎng)出雜交瘤細(xì)胞，制備可以廣泛應(yīng)用于臨床治療的單克隆抗體。動物細(xì)胞工程中所用的細(xì)胞性質(zhì)均一，安全性較高，生產(chǎn)的疫苗質(zhì)量比較穩(wěn)定，并且?guī)缀醪缓形粗乖２贿^，動物細(xì)胞培養(yǎng)技術(shù)還不夠成熟，一些動物細(xì)胞在生長過程中容易出現(xiàn)異常分化，我們應(yīng)當(dāng)運(yùn)用相關(guān)理論，結(jié)合觀察及檢測結(jié)果，不斷完善細(xì)胞培養(yǎng)技術(shù)，從而讓動物細(xì)胞保持穩(wěn)定的生長狀態(tài)，并提高產(chǎn)物的純度[4]。

3.動物細(xì)胞工程的應(yīng)用

動物細(xì)胞工程的應(yīng)用十分廣泛，在制藥工程、檢驗(yàn)醫(yī)學(xué)、食品工業(yè)等諸多領(lǐng)域，動物細(xì)胞工程都發(fā)揮著不可替代的作用。目前，我國的許多實(shí)驗(yàn)室已經(jīng)通過B淋巴細(xì)胞和骨髓瘤細(xì)胞培育出很多種實(shí)用價值較高的雜交瘤細(xì)胞。它們產(chǎn)生的單克隆抗體，廣泛運(yùn)用于疾病的精準(zhǔn)醫(yī)療。利用單克隆抗體，可以對一些難以診斷的病毒性疾病進(jìn)行精確的診斷。此外，單克隆抗體還可以幫助醫(yī)生診斷一部分腫瘤性疾病。目前，多數(shù)診斷腫瘤的方法不夠敏感，不能在早期發(fā)現(xiàn)病灶。利用單克隆抗體，檢驗(yàn)醫(yī)學(xué)專家可以在早期檢測到腫瘤的存在，對病灶的性質(zhì)進(jìn)行準(zhǔn)確的判斷，這對于腫瘤的早期干預(yù)有著十分重大的意義。此外，單克隆抗體還可以應(yīng)用于其他疾病的診斷，它可能有助于評估心肌梗死的面積，從而幫助醫(yī)生評估病情，制定更精準(zhǔn)的治療方案[5]。

除了進(jìn)行疾病診斷，高特異性的單克隆抗體還可以用于藥物的靶向運(yùn)輸。利用單克隆抗體，我們可以生產(chǎn)抗體偶聯(lián)藥物（ADC），實(shí)現(xiàn)靶向治療。ADC藥物作為細(xì)胞工程的重要成果，得到了廣泛關(guān)注。ADC藥物將單抗與毒性小分子偶聯(lián)，只殺傷特定細(xì)胞。ADC在血液循環(huán)中穩(wěn)定存在，當(dāng)它達(dá)到目標(biāo)細(xì)胞時，抗體與表面抗原結(jié)合，通過胞吞進(jìn)入細(xì)胞，釋放出藥物達(dá)到殺傷目的（如圖1）。

圖1 ADC藥物的作用機(jī)理

抗體偶聯(lián)藥物技術(shù)的關(guān)鍵主要在于抗體、毒性小分子和它們之間連接物的選擇。

（1）靶點(diǎn)和抗體的選擇。我們需要對腫瘤細(xì)胞的生物學(xué)特性進(jìn)行分析，從而找到異常表達(dá)的抗體結(jié)合位點(diǎn)，也就是靶點(diǎn)。隨后，我們需要研發(fā)高親和力的抗體，并生產(chǎn)高特異性的單抗，這是開發(fā)ADC藥物中最為重要的一步，單克隆抗體在藥物中擔(dān)任著“導(dǎo)航”的功能，這也是ADC藥物最大的優(yōu)勢所在。例如，HER2在乳腺癌細(xì)胞中高表達(dá)，使用其對應(yīng)抗體T-DM1作為“導(dǎo)航分子”，可以達(dá)到精準(zhǔn)殺傷癌細(xì)胞的目的。此外，腫瘤細(xì)胞中高表達(dá)的EGFR和CD20也是作為靶點(diǎn)良好選擇。不過，由于藥物在到達(dá)靶點(diǎn)前，需要穿過毛細(xì)血管內(nèi)皮以及細(xì)胞間隙，而抗體的分子量較大，導(dǎo)致實(shí)際到達(dá)組織的藥物量遠(yuǎn)小于給藥量，所以，對抗體的小型化改造也是重要的研究方向。

（2）毒性小分子的選擇。應(yīng)當(dāng)選擇具有高活性、高毒性的小分子。這是因?yàn)?，在藥物進(jìn)入體內(nèi)后，一部分藥物可能會被機(jī)體代謝掉，或者無法通過毛細(xì)血管屏障。所以，小分子藥物的毒性應(yīng)當(dāng)足夠高。此外，需要保證小分子藥物在經(jīng)過細(xì)胞中一系列酶的作用后，保留一定的活性。如今，ADC藥物中使用較多的毒性小分子包括作用于DNA的CLM（可嵌入雙螺旋結(jié)構(gòu)導(dǎo)致DNA斷裂）和作用于微管蛋白的Auristatins（可作用于染色質(zhì)）。一般而言，直接或間接作用于遺傳物質(zhì)的毒性小分子是比較理想的選擇。

（3）連接物的選擇。由于循環(huán)中含有多種酶，連接物必須在體內(nèi)循環(huán)中足夠穩(wěn)定。連接物可以分為斷開和不斷開兩種。可斷開的連接物常以二硫鍵連接，它在血液環(huán)境中穩(wěn)定，而在細(xì)胞內(nèi)谷胱甘肽等還原性物質(zhì)的作用下，這些化學(xué)鍵可以斷開，并釋放出藥物。而不可斷開的硫醚連接，則需要溶酶體的作用，才能釋放出藥物[6]。

臨床試驗(yàn)表明，ADC藥物的療效極好[7]。可以說，隨著腫瘤發(fā)病率的逐漸升高，ADC藥物擁有著巨大的市場。然而，ADC藥物的研發(fā)難度大，技術(shù)不成熟，藥物輸送比例低，目前仍未得到廣泛的應(yīng)用。我們應(yīng)當(dāng)仔細(xì)回顧過去幾十年的研究成果，致力于研究ADC藥物進(jìn)入體內(nèi)的代謝過程，提高其在體內(nèi)環(huán)境中的穩(wěn)定性，減小抗體的分子量，使得ADC藥物可以早日應(yīng)用于臨床。

綜上所述，動物細(xì)胞工程的應(yīng)用十分廣泛。在制藥工程、檢驗(yàn)醫(yī)學(xué)、食品工業(yè)等諸多領(lǐng)域，動物細(xì)胞工程都發(fā)揮著不可替代的作用。

4.結(jié)語

細(xì)胞工程的應(yīng)用十分廣泛。利用動物細(xì)胞工程，我們實(shí)現(xiàn)生物制藥，高效地生產(chǎn)許多有用的蛋白及小分子，造福無數(shù)慢性病患者?？贵w偶聯(lián)藥物是通過細(xì)胞工程相關(guān)技術(shù)制藥的典型案例，它可以治療包括腫瘤在內(nèi)的多種疾病，大幅提升患者的治愈率和存活率。隨著信息技術(shù)的發(fā)展，細(xì)胞工程技術(shù)的應(yīng)用將更加高效而多樣化。因此，我們應(yīng)當(dāng)更加深入地研究細(xì)胞工程所涉及的關(guān)鍵技術(shù)，從而改良現(xiàn)有的生產(chǎn)流程，提高所生產(chǎn)藥物的安全性，促進(jìn)生物工程的進(jìn)步。