血清应用之疫苗生产

1、什么是疫苗

  在现代科学环境下，模式寻找和反复试错是人类进步的工具。有证据表明，中国人早在公元1000年就已使用接种。印度的阿育吠陀案文也指出了接种的使用，到1500年代，非洲和土耳其也已使用接种。在疫苗问世之前，大流行病和流行病是造成智人死亡的主要原因。

简单地说，疫苗是弱化或死亡形式的致病微生物，可刺激免疫系统并产生抵御较强版本病原体的抗体。

（1）现代开端

现代西方人能够进行免疫接种要归功于 Edward Jenner，他在1796年从一位患有牛痘的挤奶女工身上提取了脓液并让八岁的 James Phipps 感染此疾病。六周后，James 从牛痘中康复，之后 Jenner 为此男孩接种了天花，人们从未这样做过。

但是，直到1840年代牛痘接种才开始普及。

（2）第二代

著名的 Louis Pasteur 在1880年代推出了第二代疫苗。Jenner 的突破是因为认识到从牛痘中幸存的人对天花免疫，而被认为是病菌理论之父之一的 Pasteur 则是人为地弱化疾病并制造疫苗的第一人。

（3）1900年代

从19世纪后期开始，研究人员一直在努力开发人用和动物用疫苗，试图在较为真实的环境中生产和制造这些疫苗（无论是人类还是动物）。多年来，研究人员探索了多种实现此目标的途径，包括化学成分明确的培养基、减血清型培养基等，力求找到发挥较大功效的方法。

“从生产角度来看，如果您希望从疫苗中取得较好成果，FBS 已经提供了额外营养，可以生产这种疫苗。不是说人们仍然不会继续研究合成物，但从过去30年的历史和功效来看，FBS 仍然是疫苗生产的一个明确成分。”

2、血清在疫苗生产中的应用

（1）历史

1949年，恩德斯、托马斯哈克韦尔和弗雷德里克查普曼罗宾斯在《SCIENCE》杂志上报告了一种动物病毒的体外培养——脊髓灰质炎病毒（Cultivation of the Lansing Strain of Poliomyelitis Virus in Cultures of Various Human Embryonic Tissues）。这是第一篇关于在细胞培养中生长病毒的报告，开拓了以动物病毒为研究对象的新领域，为以后采用细胞培养技术生产疫苗奠定了基础[9]，这三名科学家因此获得1954年诺贝尔生理学或医学奖。

1962年，P.B.Capstick, R.C.Telling等科学家在《Nature》上发表了关于BHK细胞悬浮培养以及其对口蹄疫病毒的敏感性的报道，当时细胞培养采用了Eagle’s基础培养基+10%成牛血清（Bovine Serum）+10%TPB（胰蛋白胨磷酸盐肉汤/Tryptose Phosphate Broth）。

1965年，R. C. TELLING等科学家发表了《Submerged Culture of Hamster Kidney Cells》 ，文中介绍了BHK-21细胞悬浮培养所用的设备及培养基。

目前牛血清已广泛应用于大规模细胞培养，由于新生牛血清相对于小牛血清具有更好的细胞培养效果，且能接近胎牛血清，因此疫苗生产等大规模的生产型企业会优先考虑经济且细胞培养效果较好的新生牛血清。胎牛血清通常用于对培养条件要求较高的细胞。

但由于成牛血清价格远低于新生牛血清，且在疫苗产业发展初期已有成牛血清应用的先例，因此在印度及南美等地区国家将去除抗体的成牛血清应用于疫苗生产，如口蹄疫等兽用疫苗领域。成牛血清不仅可以应用于细胞培养，在病毒培养中也起到了重要作用。2010年，L. Robinson 等人发表关于BHK-21细胞口蹄疫疫苗研究的文献《Foot-and-Mouth Disease Virus Exhibits an Altered Tropism in the Presence of Specific Immunoglobulins, Enabling Productive Infection and Killing of Dendritic Cells》，文中就提到了采用GMEM+1%成牛血清的病毒培养方式。

（2）作用

动物血清是病毒类细胞基质疫苗生产的关键原辅材料。病毒需要在动物细胞内生长增殖，这就需要用血清培养扩增细胞，再用培养的细胞增殖病毒，最后通过下游各种工艺做出疫苗。

FBS 用作生长培养基的添加剂并且培养对于研究目的（以及细胞增殖）至关重要，FBS 在疫苗开发中的功效经过了一次又一次的证明。使用浓度介于 2-10% 时，FBS 能够凭借其营养、激素、生长和粘附因子高效促进体外培养细胞生长。FBS 也具有较低水平的生长抑制因子（如抗体），可用来缓冲环境变化（如 pH 值变化）。

因此，许多人用疫苗都是使用胎牛血清作为生长培养基的添加剂来制备的。

FBS 很多时候都用作生长培养基的一部分，然后研究人员再基于该培养基研究、培养和收获疫苗。FBS 本身在疫苗成品中并不存在；不过其大分子蛋白会用作营养物质，而其他生长因子则可使所需的细胞快速增殖。