摘要：動物細(xì)胞培養(yǎng)是指在體外培養(yǎng)動物細(xì)胞的技術(shù)，即在無菌條件下，從機(jī)體中取出組織或細(xì)胞，或利用已經(jīng)建立的動物細(xì)胞系，模擬機(jī)體內(nèi)的正常生理狀態(tài)下生存的基本條件，讓細(xì)胞在培養(yǎng)容器中生存、生長和繁殖的方法。

動物細(xì)胞培養(yǎng)開始于本世紀(jì)初，到1962年規(guī)模開始擴(kuò)大，發(fā)展**今已成為生物、醫(yī)學(xué)研究和應(yīng)用中廣泛采用的技術(shù)方法，利用動物細(xì)胞培養(yǎng)生產(chǎn)具有重要醫(yī)用價值的酶、生長因子、疫苗和單抗等，已成為醫(yī)藥生物高技術(shù)產(chǎn)業(yè)的重要部分。由于動物細(xì)胞體外培養(yǎng)的生物學(xué)特性、相關(guān)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性和質(zhì)量以及一致性的要求，動物細(xì)胞大規(guī)模培養(yǎng)技術(shù)仍然難于滿足具有重要醫(yī)用價值生物制品的規(guī)模生產(chǎn)的需求，迫切需要進(jìn)一步研究和發(fā)展細(xì)胞培養(yǎng)工藝。目前，世界眾多研究*域集中在優(yōu)化細(xì)胞培養(yǎng)環(huán)境、改變細(xì)胞特性、提高產(chǎn)品的產(chǎn)率并保證其質(zhì)量和一致性上。
本文介紹了關(guān)于動物細(xì)胞培養(yǎng)技術(shù)的起源史，動物細(xì)胞培養(yǎng)的技術(shù)基本概念，當(dāng)前培養(yǎng)技術(shù)的特點、環(huán)境和生長條件、方式，以及現(xiàn)代化的動物細(xì)胞培養(yǎng)技術(shù)的應(yīng)用現(xiàn)狀和存在的問題與展望。從而讓更多的人了解技術(shù)的使用，使我們這項技術(shù)得到更廣更好的發(fā)展。
 
Abstract：Animal cell culture refers to a culture of animal cells in vitro techniques，namely under aseptic conditions, was removed from the body tissue or cells, or using the animal cell lines have been established, the basic conditions for survival under the normal physiological condition of the body of the simulator,cell survival, growth and reproduction in the culture vessel.
          Animal cell culture starts at the beginning of this century, the 1962 scale began to expand, the development has become widely used in bio-medical research and application technology, the use of animal cell culture production of an important medical value of enzymes, growth factors, vaccines and monoclonal antibody, has become an important part of the medical and biological high-tech industry. Biological characteristics of animal cells cultured in vitro, the complexity and the quality and consistency of the requirements of the product structure, large-scale cultivation of animal cells is still difficult to meet the demand scale production of an important medical value of biological products, there is an urgent need for further research and The development of cell culture technology. Currently, many of the world's research focuses on the optimization of the cell culture environment, changes in cellular characteristics, to improve the yield of the product and to ensure its quality and consistency.
      This paper introduces the history of the origin of animal cell culture technology, animal cell culture technology concept, the current culture characteristics, environment and growth conditions, means, and the modernization of animal cell culture technology and the existing problems of application and Prospect of. In order to let more people understand the use of technology, so that we the technology get more and better development.
 
關(guān)鍵詞：動物細(xì)胞、培養(yǎng)特點、條件、方式、生物反應(yīng)器、面臨問題、研究進(jìn)展
 
 
一．基本概念
 細(xì)胞培養(yǎng)是指從體內(nèi)組織取出細(xì)胞模擬體內(nèi)生存環(huán)境，在無菌、適當(dāng)溫度及酸堿度和一定營養(yǎng)條件下，使其生長繁殖并維持結(jié)構(gòu)和功能的一種培養(yǎng)技術(shù)。從體內(nèi)取出細(xì)胞**培養(yǎng)即為原代培養(yǎng)，這是細(xì)胞培養(yǎng)的**初和必經(jīng)階段。當(dāng)原代培養(yǎng)細(xì)胞生長到一定時期，受到群體環(huán)境限制，就需要轉(zhuǎn)移到另一容器才能繼續(xù)生長，稱為傳代或繼代培養(yǎng)。根據(jù)原代培養(yǎng)物性狀的一致性與否，傳代成功后稱為細(xì)胞系或細(xì)胞株。這些細(xì)胞一般可順利傳40—50代次，并保持染色體二倍體數(shù)量和接觸抑制，傳**50代左右時則出現(xiàn)生長停滯，大部分衰老死亡，此類稱為有限細(xì)胞系/株；在細(xì)胞傳代過程中，有些發(fā)生遺傳突變獲得了持久性增值能力的細(xì)胞稱為無限細(xì)胞系/株。
二．動物細(xì)胞培養(yǎng)的特點
動物細(xì)胞屬于真核細(xì)胞，結(jié)構(gòu)和成分更復(fù)雜，功能也更全面。動物細(xì)胞之間的連接形式要比植物細(xì)胞復(fù)雜的多，主要有緊密連接、間隙連接、隔壁連接、中間連接和橋粒連接五種形式。緊密連接、間隙連接和橋粒連接相對普遍，隔壁連接僅見于無脊椎動物細(xì)胞，中間連接見于脊椎動物細(xì)胞。動物細(xì)胞具有以下特點：
1、動物細(xì)胞比微生物細(xì)胞大，無細(xì)胞壁。
2、動物細(xì)胞倍增時間長，生長緩慢。
3、培養(yǎng)過程需氧量少，對機(jī)械攪拌或剪切力敏感。
4、動物細(xì)胞間主要以聚集體形式存在。
5、原代細(xì)胞一般繁殖50代左右即退化死亡。
6、動物細(xì)胞對于營養(yǎng)要求更加苛刻，除氨基酸、維生素、鹽類、葡萄糖或半乳糖外，一般還需要血清。#p#分頁標(biāo)題#e##p#分頁標(biāo)題#e#
7、對于培養(yǎng)環(huán)境極其敏感，包括pH、溶解氧、溫度、剪切力等。
8、細(xì)菌、真菌、病毒、支原體均可導(dǎo)致動物細(xì)胞培養(yǎng)物的污染。
9、jue大多數(shù)哺乳動物細(xì)胞只有貼附在固體或半固體的表面才能生長。
體外培養(yǎng)的細(xì)胞從適應(yīng)環(huán)境、旺盛生長到由于自身和環(huán)境限制緩慢或停滯生長需要經(jīng)歷一個周期變化，可分為：潛伏期、指數(shù)生長期和穩(wěn)定期。
潛伏期：細(xì)胞從接種到適應(yīng)新環(huán)境生長繁殖的一段時間，此間細(xì)胞胞質(zhì)回縮，代謝緩慢。
指數(shù)生長期：它是細(xì)胞活力**好的時期，細(xì)胞增殖旺盛，在接種細(xì)胞數(shù)量適宜的情況下，指數(shù)生長期持續(xù)3—5天后，隨細(xì)胞數(shù)量不斷增多，生長空間日趨減少，營養(yǎng)環(huán)境惡化，呈現(xiàn)接觸抑制，惡性細(xì)胞則由于營養(yǎng)成分的消耗和細(xì)胞代謝產(chǎn)物的影響而發(fā)生密度抑制。
穩(wěn)定期:細(xì)胞數(shù)量達(dá)到飽和密度后，細(xì)胞與營養(yǎng)液的交換面積減少，代謝產(chǎn)物積累，pH值下降，細(xì)胞停止增殖，進(jìn)入停滯期，營養(yǎng)環(huán)境繼續(xù)惡化后，細(xì)胞受損直**死亡。
三．細(xì)胞培養(yǎng)環(huán)境和生長條件
1、無毒無菌環(huán)境：無毒無菌的操作環(huán)境和培養(yǎng)環(huán)境是保證細(xì)胞在體外培養(yǎng)成功的shou要條件。在體外培養(yǎng)的細(xì)胞，由于缺乏對微生物和有毒物的防御能力，一旦被微生物和有毒物污染，或者自身代謝物質(zhì)積累，就可能會導(dǎo)致細(xì)胞中毒死亡，因此，在體外培養(yǎng)細(xì)胞時，應(yīng)即時消除細(xì)胞代謝產(chǎn)物，以保證細(xì)胞生長環(huán)境無菌無毒。
2、恒溫：要維持培養(yǎng)的細(xì)胞旺盛生長，必須有恒定適宜的溫度，與多數(shù)哺乳動物體內(nèi)溫度相似，培養(yǎng)細(xì)胞的**適溫度為37℃。實踐證明，細(xì)胞對低溫的耐受性要比對高溫的耐受性強(qiáng)些，低溫下會使細(xì)胞生長代謝速率降低，一經(jīng)恢復(fù)正常溫度時，則細(xì)胞會再行生長。高溫對細(xì)胞威脅很大，若在40℃左右，則在幾小時內(nèi)細(xì)胞便會死亡。
3、pH：細(xì)胞培養(yǎng)的pH**適為7.2~7.4之間，多數(shù)類型的細(xì)胞對偏酸性的耐受性較強(qiáng)，而在偏堿性的情況下則會很快死亡。
4、氣體：細(xì)胞的生長代謝離不開O2。作為代謝產(chǎn)物的CO2還有調(diào)節(jié)pH的作用。CO2培養(yǎng)箱可根據(jù)需要持續(xù)地提供一定比例的CO2氣體，這樣便可以將培養(yǎng)環(huán)境中的氫離子濃度保持恒定以提供一個比較穩(wěn)定的pH范圍。
5、培養(yǎng)基：動物細(xì)胞對營養(yǎng)的要求較高，培養(yǎng)液里的成分要滿足細(xì)胞進(jìn)行糖代謝、脂代謝、蛋白質(zhì)代謝及核酸代謝所需要的各種營養(yǎng)，
例如，包括十幾種必須氨基酸及其他多種非必須氨基酸、維生素、碳水化合物及無機(jī)鹽類等，其中很多成分采用血清、胚胎浸出液等提供。在很多情況下需加入10％的胎?；蛐∨Ｑ?。血清使用前必須經(jīng)過鑒定，只有無菌、無內(nèi)毒素、無溶血或低溶血、蛋白質(zhì)以及營養(yǎng)素達(dá)一定標(biāo)準(zhǔn)以上的血清才能使用。
動物細(xì)胞的培養(yǎng)基一般可分為天然、合成、無血清培養(yǎng)基幾種。
四．細(xì)胞培養(yǎng)方式
1、貼壁培養(yǎng)：其主要適用于貼壁依賴性細(xì)胞，一般源于實體組織的細(xì)胞需要相互依賴，需貼附于不起化學(xué)作用的物質(zhì)（玻璃或塑料等無活性物質(zhì)）的表面生長、生存和維持，并**終在附著面生長**單層，鋪滿平面時便會發(fā)生接觸抑制。
2、懸浮培養(yǎng)：懸浮適應(yīng)細(xì)胞、源于循環(huán)系統(tǒng)的細(xì)胞及腫瘤細(xì)胞等非貼壁依賴性細(xì)胞無需支撐面，細(xì)胞或細(xì)胞聚集體懸浮液于液體培養(yǎng)基中增殖，懸浮培養(yǎng)是大規(guī)模細(xì)胞培養(yǎng)的理想方式。
3、灌注小室培養(yǎng):將細(xì)胞接種于一個由上而下的蓋玻片于一個金屬圈密封圍城的小室內(nèi)，保持在一定條件下培養(yǎng)。在小室內(nèi)的側(cè)面分別有液體流入和流出的開口，供新鮮培養(yǎng)液流入小室和舊培養(yǎng)液排出。這種方法的顯著特點是營養(yǎng)液可以循環(huán)供應(yīng)，細(xì)胞生長可以盡量少受代謝產(chǎn)物積累的影響。
4、固定化培養(yǎng)：它是一種包埋培養(yǎng)方式，適用于貼壁依賴性細(xì)胞和非貼壁依賴性細(xì)胞。它具有剪切力低、傳遞效率好和抗污染能力強(qiáng)、細(xì)胞生長密度高、產(chǎn)物易于收集和分離純化等特點。
（1）微載體：
微載體細(xì)胞培養(yǎng)法是一種用于培養(yǎng)錨地依賴性細(xì)胞的大規(guī)模培養(yǎng)技術(shù)，這種培養(yǎng)技術(shù)是在生物反應(yīng)器內(nèi)加入培養(yǎng)液和一種對細(xì)胞無毒害作用的材料支撐的顆粒（微載體），使細(xì)胞在微載體表面附著和生長，并通過不斷攪拌使微載體保持懸浮狀態(tài)，培養(yǎng)液中大量的微載體為細(xì)胞提供了極大地附著表面，1g微載體其比表面積可達(dá)6000cm2，從而可實現(xiàn)細(xì)胞的高密度培養(yǎng)。
微載體的直徑在60~250um，由天然葡聚糖、凝膠或各種合成的聚合物組成，如聚苯乙烯、聚丙烯酰胺等。由這些材料及其改良型制成的微載體主要參考了細(xì)胞的粘附特性，在其表面帶有大量電荷及其他生長基質(zhì)物質(zhì)，因而有利于細(xì)胞的粘附、鋪展和增殖。采用微載體培養(yǎng)具有以下特點：①比表面積大，單位體積培養(yǎng)液的細(xì)胞產(chǎn)率高；②采用均勻懸浮養(yǎng)，無營養(yǎng)物或產(chǎn)物梯度；③可用簡單顯微鏡觀察微載體表面的生長情況；④細(xì)胞收獲過程相對簡單，勞動強(qiáng)度小；⑤培養(yǎng)基利用率高，占地面積?。虎薹糯笕菀?，G外已有公司以1000L規(guī)模培養(yǎng)人的二倍體細(xì)胞來生產(chǎn)β-干擾素。但其缺點是攪拌槳及微珠間的碰撞易損傷細(xì)胞；接種密度高；微載體吸附力弱，不適合培養(yǎng)懸浮型細(xì)胞。
（2）包埋：
將動物細(xì)胞包埋在各種多聚物多孔載體中而制成固定化動物細(xì)胞的方法稱為包埋。此法步驟簡便，條件溫和，負(fù)荷量大，細(xì)胞泄露小，因細(xì)胞嵌入在高聚物網(wǎng)格中而受到保護(hù)，細(xì)胞能抗機(jī)械剪切。但該法也有一定的缺點，如擴(kuò)散限制，并非所有細(xì)胞都處于**佳營養(yǎng)物濃度。包埋法一般適用于非錨地依賴性細(xì)胞的固定化，多孔凝膠是**常用的載體，用于動物細(xì)胞固定化的凝膠主要有海藻酸鈣、瓊脂糖、血纖維蛋白等。#p#分頁標(biāo)題#e##p#分頁標(biāo)題#e#
（3）中空纖維：
中空纖維細(xì)胞培養(yǎng)技術(shù)模擬細(xì)胞在體內(nèi)生長的三維狀態(tài)，；利用人工的“毛細(xì)血管”—中空纖維來提供給細(xì)胞生長的營養(yǎng)。培養(yǎng)系統(tǒng)的核心部分由3~6層空心纖維組成，培養(yǎng)時將待培養(yǎng)細(xì)胞接種于空心纖維的外腔。
中空纖維技術(shù)的優(yōu)點是無剪切、高傳質(zhì)、營養(yǎng)成分的選擇性滲入，使培養(yǎng)細(xì)胞和產(chǎn)物密度都可達(dá)到比較高的水平。缺點是膜的污染和堵塞，觀察困難，細(xì)胞生長或過量氣體產(chǎn)生會破壞纖維。該技術(shù)的發(fā)展趨勢是讓細(xì)胞在管束外空間生長，已達(dá)到更高的細(xì)胞培養(yǎng)液密度。目前，已開發(fā)由硅膠、聚砜、聚丙烯等材料構(gòu)建的空心纖維培養(yǎng)系統(tǒng)。
（4）微囊化：
它的技術(shù)要點是在無菌條件將擬培養(yǎng)的細(xì)胞、生物活性物質(zhì)及生長介質(zhì)共同包裹在半透膜中形成微囊，再將微囊放入培養(yǎng)系統(tǒng)內(nèi)進(jìn)行培養(yǎng)。生長介質(zhì)為1.4％海藻酸鈉溶液，半透膜由多聚賴氨酸形成。培養(yǎng)系統(tǒng)可采用攪拌式或七升式反應(yīng)器系統(tǒng)。實驗證明，采用批式和連續(xù)灌注式培養(yǎng)雜交瘤細(xì)胞生成單克隆抗體，在7~27天微囊內(nèi)抗體濃度可達(dá)1250~5300mg/L.利用微囊包裹具有特定功能的組織細(xì)胞，形成免疫隔離的人工細(xì)胞，以此植入疾病動物或病人體內(nèi)。
它的優(yōu)點在于：①可防止細(xì)胞在培養(yǎng)過程中受到物理損傷；②活性蛋白不能從囊中自由出入半透膜，從而提高細(xì)胞密度和產(chǎn)物含量。缺點是：①微囊制作復(fù)雜，成功率不高；②微囊內(nèi)死亡的細(xì)胞會污染正常產(chǎn)物；③收集產(chǎn)物必須破壁，不能實現(xiàn)生產(chǎn)連續(xù)化。
五．動物細(xì)胞培養(yǎng)的生物反應(yīng)器
1、生物反應(yīng)器特點：動物細(xì)胞沒有細(xì)胞壁，非常脆弱，對剪切力敏感，大多需要貼壁生長，因此傳統(tǒng)的微生物發(fā)酵罐不適合于動物細(xì)胞培養(yǎng)，需要進(jìn)行反應(yīng)器結(jié)構(gòu)改造以及特殊載體的選擇。一般情況下，用于動物細(xì)胞培養(yǎng)的生物反應(yīng)器應(yīng)具備如下特點：
①混合系統(tǒng)設(shè)計應(yīng)能提供均勻、溫和的混合狀態(tài)，剪切力小，保證良好的傳質(zhì)效果。
②反應(yīng)器內(nèi)空間利用率高，選用合適的載體系統(tǒng)和材料；
③能嚴(yán)格保證無菌環(huán)境。
④能精確地控制溫度、酸堿度、溶解氧和CO2濃度等條件。
⑤能夠方便、快捷地實現(xiàn)培養(yǎng)液的連續(xù)添加、樣品的采樣和觀察。
2、生物反應(yīng)器類型：
(1)攪拌式生物反應(yīng)器
攪拌式反應(yīng)器靠攪拌槳提供液相攪拌的動力，它有較大的操作范圍、良好的混合性和濃度均勻性，因此在生物反應(yīng)中被廣泛使用。但由于動物細(xì)胞沒有細(xì)胞壁的保護(hù)，因此對剪切作用十分敏感，直接的機(jī)械攪拌很容易對其造成損害，傳統(tǒng)的用于微生物的攪拌反應(yīng)器用作動物細(xì)胞的培養(yǎng)顯然是不合適的，所以，動物細(xì)胞培養(yǎng)中的攪拌式反應(yīng)器都是經(jīng)過改進(jìn)的，包括改進(jìn)供氧方式、攪拌槳的形式及在反應(yīng)器內(nèi)裝輔件等。
A、供氧方式的改進(jìn)
一般情況下，攪拌式反應(yīng)器還常伴有鼓泡，為細(xì)胞生長提供所需氧分。由于動物細(xì)胞對鼓泡的剪切也很敏感，所以人們在供氧方式的改進(jìn)上做了很多工作。
籠式供氧是攪拌式動物細(xì)胞反應(yīng)器供氧方式的一種，即氣泡用絲網(wǎng)隔開，不與細(xì)胞直接接觸。反應(yīng)器既能保證混合效果又有盡可能小的剪切力，以滿足細(xì)胞生長的要求。北野招一報道了一個經(jīng)過改進(jìn)的攪拌式動物細(xì)胞反應(yīng)器，整體呈梨形，攪拌**于反應(yīng)器底部，在攪拌軸外裝了一個錐形不銹鋼絲網(wǎng)與攪拌軸一起轉(zhuǎn)動，軸心處的鼓泡管在絲網(wǎng)與絲網(wǎng)內(nèi)測鼓泡，絲網(wǎng)外側(cè)的細(xì)胞不與氣泡直接接觸。
B、攪拌槳的改進(jìn)
攪拌槳的形式對細(xì)胞生長的影響非常大，這方面的改進(jìn)主要考慮如何減小細(xì)胞所受的剪切力。有人對攪拌槳的形式作了改進(jìn)，并在反應(yīng)器內(nèi)加裝了輔件，實驗證明改進(jìn)后的反應(yīng)器適用于剪切力敏感的細(xì)胞進(jìn)行高密度培養(yǎng)，反應(yīng)器采用了一個雙螺旋帶狀攪拌槳，頂部法蘭蓋上安裝了3塊表面擋板。每塊擋板相對于徑向的夾角為30°，垂直插入液面擋板的存在減小了液面上的漩渦，這個反應(yīng)器維持較小的剪切力，實驗中用于昆蟲細(xì)胞的培養(yǎng)，**終的培養(yǎng)密度達(dá)到6×106個/ml,成活率在98％以上。
（2）非攪拌式生物反應(yīng)器
攪拌式生物反應(yīng)器用于細(xì)胞培養(yǎng)存在的**大缺點是剪切力大，容易損傷細(xì)胞，雖然經(jīng)過各種改進(jìn)，這個問題仍很難避免。相比之下，非攪拌式攪拌器產(chǎn)生的剪切力較小，在動物細(xì)胞培養(yǎng)中表現(xiàn)出了較強(qiáng)的優(yōu)勢。
A、填充床反應(yīng)器
填充是在反應(yīng)器中填充一定材質(zhì)的填充物，供細(xì)胞貼壁生長。營養(yǎng)液通過循環(huán)灌流的方式提供，并可在循環(huán)過程中不斷補(bǔ)充。細(xì)胞生長所需的養(yǎng)分也可以在反應(yīng)器外通過循環(huán)的營養(yǎng)液攜帶，因而不會有氣泡傷及細(xì)胞，這類反應(yīng)剪切力小，適合細(xì)胞高密度生長。
B、中空纖維反應(yīng)器
其由于剪切力小而廣泛用于動物細(xì)胞的培養(yǎng)。這類反應(yīng)器由中空纖維管組成，每根中空纖維管的內(nèi)徑約為200um，壁厚為50~70um.管壁是多孔膜，O2和CO2等小分子可以自由透過膜擴(kuò)散，動物細(xì)胞貼附在中空纖維管外壁生長，可以很方便地獲取氧氣。
C、氣升式反應(yīng)器
有人在氣升式反應(yīng)器中利用微載體培養(yǎng)技術(shù)，研究了Vero細(xì)胞高密度培養(yǎng)的工藝條件。證明氣升式反應(yīng)器中懸浮微載體培養(yǎng)Vero細(xì)胞，在加入適量保護(hù)劑，營養(yǎng)供應(yīng)充足的情況下，細(xì)胞可以正常生長**長滿微載體表面，終度可達(dá)1.13×106個/ml。
六．存在的問題與展望#p#分頁標(biāo)題#e##p#分頁標(biāo)題#e#
體外動物細(xì)胞培養(yǎng)中銨離子、乳酸和CO2的積累對細(xì)胞產(chǎn)生毒性作用或者改變細(xì)胞代謝水平，抑制細(xì)胞生長，需要及時改善培養(yǎng)環(huán)境。細(xì)胞凋亡是大規(guī)模細(xì)胞培養(yǎng)過程的重要制約環(huán)節(jié)，用基因工程方法將bcl-2基因這種細(xì)胞凋亡抑制基因?qū)爰?xì)胞，成為眾多研究者的選擇。Bel-2基因的過量表達(dá)能抑制Gln或氧缺乏引起的細(xì)胞凋亡，減少細(xì)胞特定營養(yǎng)成分的消耗，提高細(xì)胞密度和目的蛋白產(chǎn)量，培養(yǎng)基中所添加的血清主要來源于動物或人，但存在潛在的污染源、不同批間蛋白含量差異大及價格高等缺點。有些細(xì)胞株依賴于血清源性生長因子的特性可通過分子遺傳途徑予以改變，即導(dǎo)入特異生長因子的基因，使細(xì)胞能合成自身的生長因子來滿足細(xì)胞生長的需要，面對細(xì)胞生長無副作用。另外導(dǎo)入一些基因改變細(xì)胞圣戰(zhàn)周期的調(diào)控也可使細(xì)胞在無血清蛋白培養(yǎng)基中生長。只要在培養(yǎng)基中增加某些適于細(xì)胞生長的成分，如纖連蛋白、轉(zhuǎn)鐵蛋白、胰島素和表皮生長因子等，不少細(xì)胞既能在無血清供應(yīng)的情況下生長，通過細(xì)胞工程方法使細(xì)胞高水平表達(dá)外源基因并正確加工表達(dá)產(chǎn)物，從而提高整個表達(dá)系統(tǒng)的產(chǎn)率，也成為應(yīng)用大規(guī)模動物細(xì)胞培養(yǎng)生產(chǎn)外源目的基因的研究的重要手段，改善細(xì)胞環(huán)境是當(dāng)前眾多生物反應(yīng)器及控制器研究者的不懈努力方向。隨著對細(xì)胞生長和產(chǎn)物生長之間相關(guān)性研究的深入，對生物反應(yīng)器更多培養(yǎng)狀態(tài)參數(shù)的在線檢測以及各種新細(xì)胞生物反應(yīng)器系統(tǒng)的開發(fā)利用，，新的培養(yǎng)控制模式將會在現(xiàn)有基礎(chǔ)上不斷產(chǎn)生。
經(jīng)過幾十年的研究與實踐應(yīng)用，動物細(xì)胞培養(yǎng)技術(shù)已日趨完善，發(fā)展方向?qū)⒓性诟倪M(jìn)細(xì)胞特性優(yōu)化細(xì)胞環(huán)境，擴(kuò)大生產(chǎn)規(guī)模和
提高目的產(chǎn)物與產(chǎn)量等幾方面。
(1)開發(fā)能高密度生長、能分泌大量目標(biāo)產(chǎn)品的細(xì)胞系。
(2)研制細(xì)胞生長性能優(yōu)良、吸附細(xì)胞容易、解離細(xì)胞容易并能重復(fù)使用的新型微載體。
(3)研制規(guī)?；锓磻?yīng)器，實時監(jiān)測系統(tǒng)，剪切力小，、混合性能好的新型細(xì)胞培養(yǎng)系統(tǒng)和細(xì)胞培養(yǎng)與產(chǎn)物分離的耦合系統(tǒng)。
(4)設(shè)計新的適合于各個體細(xì)胞株的無血清、無蛋白培養(yǎng)基，使生物制品更安全。
(5)開展三維細(xì)胞培養(yǎng)及組織工程研究。