病毒疫苗生产的核心：细胞培养与病毒扩增工艺优化

来源：作者：人气：-发表时间：2025-09-11 10:31:00【大中小】

病毒疫苗的研发与生产是一场与时间赛跑的科技战役，而其核心与瓶颈在于大规模、高效、稳定的细胞培养和病毒扩增工艺。在病毒疫苗生产中，细胞是病毒复制的 “宿主工厂”，细胞培养工艺的优劣直接决定后续病毒扩增效率。从传统的鸡胚、原代细胞到如今广泛应用的连续传代细胞系（如Vero、MDCK细胞），细胞基质的选择直接影响病毒的适配性和扩增能力）。优化方向包括寻找更高效、更安全、无动物源成分的细胞培养体系。

西宝生物科技（上海）是一家专注于生命科学和生物技术领域的高科技企业，其业务覆盖了从研发到生产的多个环节。在病毒疫苗领域，西宝生物并非直接从事成品疫苗的开发和生产，而是定位于关键的上游供应商和技术服务伙伴，为疫苗研发和生产机构（如CXO企业、生物制药公司、科研院所）提供核心原材料、试剂、技术平台及解决方案。

病毒疫苗类型

一、主要病毒疫苗技术平台

1. 灭活疫苗 (Inactivated Virus Vaccine)

灭活疫苗是通过物理或化学方法将病毒灭活后制成的疫苗，是最成熟的疫苗开发技术。目前已成功研发并广泛使用的产品包括甲肝灭活疫苗、手足口病灭活疫苗、脊髓灰质炎灭活疫苗等。

优点：技术成熟、可利用现有生产条件快速开发、稳定性好、安全性高（无复制能力）。

挑战：免疫原性相对较弱，通常需要佐剂并多次接种；诱导的细胞免疫反应较弱；可能存在抗体依赖性增强（ADE）效应的风险。

2. 减毒活疫苗 (Live Attenuated Vaccine)

减毒活疫苗是通过一定方式处理病毒，获得毒力减弱的毒株后制成的疫苗。目前广泛使用的麻疹疫苗就是减毒活疫苗。

优点：通常能诱导强烈的、持久的体液免疫和细胞免疫，模拟自然感染过程，保护效果通常很好。

挑战：对于免疫力低下的人群可能存在致病风险；有毒力回复的极小可能性；通常需要冷藏，运输储存要求较高。

3. 亚单位疫苗/重组蛋白疫苗 (Subunit Vaccine)

亚单位疫苗是利用基因工程技术，生产病毒中最可能作为抗原的蛋白亚单位制成的疫苗。目前已成功研发的产品包括乙肝疫苗、宫颈癌（HPV）疫苗等。

优点：成分明确，安全性高，研发工艺成熟，可大规模生产。

挑战：免疫原性较弱，需要佐剂和多次接种；激活CD8+ T细胞免疫的效果弱；若使用铝佐剂，免疫反应可能偏向Th2型，不适合呼吸道黏膜接种。

4. 病毒样颗粒疫苗 (Virus-Like Particle Vaccine, VLP)

病毒样颗粒是由多个病毒蛋白自发组装形成的、在结构上高度模拟真实病毒但缺乏病毒基因组的颗粒。市场上的多种乙肝疫苗和HPV疫苗都属于VLP疫苗。

优点：具有病毒的高度结构相似性，因此免疫原性很强，能有效诱导高效的中和抗体；不含遗传物质，非常安全。

挑战：生产工艺复杂，组装和纯化步骤要求高，成本相对较高。

5. 重组病毒载体疫苗 (Recombinant Viral Vector Vaccine)

该技术利用经过基因工程改造的病毒（如腺病毒）作为载体，携带目标病毒抗原的基因。接种后，载体病毒在人体内感染细胞并表达抗原蛋白，从而引发免疫反应。

优点：能诱导强烈的细胞免疫；通常无需佐剂；一些载体（如ChAdOx）可单次接种并提供保护；适合开发黏膜疫苗；生产周期短。

挑战：若人体已对载体病毒存在预存免疫力，可能会削弱疫苗效果。

6. 核酸疫苗 (Nucleic Acid Vaccine)

包括DNA疫苗和mRNA疫苗。其原理是将编码病毒抗原的遗传物质（DNA或mRNA）直接导入人体细胞，利用人体细胞自身的机器来生产抗原蛋白，从而激发免疫反应。mRNA疫苗在新冠疫情期间大放异彩。

优点：

研发速度快：平台化技术，一旦获得病原体基因序列即可快速设计疫苗。

安全性高：不含病毒成分，无感染风险。

免疫效果好：能诱导全面的体液免疫和T细胞免疫。

挑战：mRNA疫苗的脂质纳米颗粒（LNP）递送系统需要低温储存；长期安全性数据仍在积累中。

病毒疫苗生产环节

核心生产环节	灭活疫苗	减毒活疫苗	病毒载体疫苗（如腺病毒载体）	重组蛋白疫苗（如亚单位疫苗）	mRNA 疫苗	DNA 疫苗
1. 病毒种子制备	分离、鉴定目标病毒株，在细胞或鸡胚中扩增培养	分离目标病毒株，通过传代等方式人工减毒	将目标病毒抗原基因插入载体病毒	无活病毒参与	无活病毒参与	无活病毒参与
2. 大规模生产抗原	在生物反应器（细胞工厂 / 鸡胚）中大规模培养活病毒	在生物反应器中大规模培养减毒活病毒	在特定细胞系中培养重组载体病毒	在工程细胞 (酵母、昆虫细胞 / 动物细胞) 中表达目标抗原蛋白	体外合成目标抗原的 mRNA 序列	体外合成编码目标抗原的 DNA 质粒
3. 收获与初步纯化	收获含病毒培养液，离心 / 过滤去除大颗粒杂质	收获含病毒培养液，离心 / 过滤去除大颗粒杂质	收获含病毒载体培养液，离心过滤	收获细胞培养液或裂解液，分离目标蛋白	收获反应液，进行初步纯化	收获细菌培养物，提取纯化质粒 DNA
4. 灭活 / 减毒确认识裂	使用化学试剂 (甲醛 /β 丙内酯) 彻底灭活病毒活性	严格检测确保减毒稳定性和安全性	通常不需要额外灭活	无活病毒	无活病毒	无活病毒
5. 高度纯化	超滤和层析等色谱技术去除杂质 (细胞碎片、培养基成分、灭活剂)	类似灭活疫苗纯化	类似灭活疫苗纯化，去除宿主细胞 DNA / 蛋白	多步层析和过滤获得高纯度蛋白	去除杂质 (酶、DNA 模板、有机溶剂等)，获得纯净 mRNA	去除内毒素、宿主杂质等，获得高纯度质粒
6. 制剂	缓冲液复溶纯化病毒，可能添加佐剂 (如铝佐剂) 增强免疫应答	缓冲液复溶纯化病毒，通常不加佐剂	缓冲液复溶纯化病毒载体	纯化蛋白 + 佐剂 (如铝佐剂) 混合	mRNA 包裹入脂质纳米颗粒 (LNP)，形成保护性递送系统	缓冲液溶解质粒 DNA

疫苗研究实例

经强毒结核分枝杆菌气溶胶感染后的肺部组织病理学表现

卡介苗（BCG）可诱导高水平的γ干扰素（IFN-γ），但与单独接种BCG相比，联合接种IL-12或IL-18 DNA疫苗构建体与BCG能诱导显著更高水平的IFN-γ。BCG在结核分枝杆菌感染早期具有高度保护作用，但在感染后期其保护效力会降低。与单独使用BCG相比，联合接种IL-12 DNA疫苗构建体与BCG在感染早期保护效果略有增强，在感染后期则显示出显著更强的保护效力。

灭活EV71疫苗在SCARB2转基因小鼠模型中展现交叉保护效力

疫苗接种显著降低了转基因小鼠中枢神经系统内的病毒抗原载量；有效缓解了病毒引发的炎症反应。实验结果表明，该微载体/生物反应器平台制备的疫苗具有显著免疫保护效果，其综合性能优于传统转瓶培养系统。

选择依据

培养基选择：Vero细胞培养基适合贴壁培养，MDCK培养基更适合悬浮流感病毒生产。

稳定剂差异：海藻糖适合干燥保存，人血白蛋白用于液态疫苗稳定性提升。

灭活剂对比：β-丙内酯优于甲醛的残留安全性，Triton X-100需注意环境毒性。

推荐产品

类别	产品	适用场景
病毒增殖培养基		VeroSFM	无血清无动物源，化学成分限定，GMP标准生产，适合大规模工业化疫苗生产
		Vero VM （病毒维持液）	无血清无动物源，支持Vero细胞贴壁培养，适用于狂犬病、乙脑等疫苗生产
		MDCK SFM	无血清无动物源悬浮培养基，支持MDCK细胞高密度培养，用于流感疫苗生产
病毒稳定剂	ACJ1857A	药用级海藻糖	非还原性稳定剂，保护病毒活性，可常温保存生物制品
	ACJ0073B	蔗糖	用于病毒纯化密度梯度离心，RNase/DNase Free
	DCL0119D	人血白蛋白	高浓度白蛋白，作为疫苗稳定剂，防止蛋白变性
病毒灭活试剂	AJL0175F	β-丙内酯（BPL）	作用于病毒核酸，灭活时间短，水解产物无毒，适用于狂犬病等疫苗
病毒灭活试剂	ACH0026Q	Triton X-100	非离子去垢剂，破坏脂质膜灭活包膜病毒，适用于生物制品灭活
疫苗佐剂	AEI0021I	氢氧化铝佐剂	促进体液免疫（抗体）反应和TH2类细胞免疫反应；用于疫苗和兽用疫苗。

参考文献

[1]. Jeon BY, et al.Co-immunization of plasmid DNA encoding IL-12 and IL-18 with Bacillus Calmette-Guérin vaccine against progressive tuberculosis.Yonsei medical journal(2011)

[2]. Choi HJ, et al. Effect of AcHERV-GmCSF as an Influenza Virus Vaccine Adjuvant. PloS one(2015)