病毒疫苗生產的核心：細胞培養與病毒擴增工藝優化?

生物制藥與疫苗 | 2025-09-11

病毒疫苗的研發與生產是一場與時間賽跑的科技戰役，而其核心與瓶頸在于大規模、高效、穩定的細胞培養和病毒擴增工藝。在病毒疫苗生產中，細胞是病毒復制的 “宿主工廠”，細胞培養工藝的優劣直接決定后續病毒擴增效率。從傳統的雞胚、原代細胞到如今廣泛應用的連續傳代細胞系（如Vero、MDCK細胞），細胞基質的選擇直接影響病毒的適配性和擴增能力）。優化方向包括尋找更高效、更安全、無動物源成分的細胞培養體系。

西寶生物科技（上海）是一家專注于生命科學和生物技術領域的高科技企業，其業務覆蓋了從研發到生產的多個環節。在病毒疫苗領域，西寶生物并非直接從事成品疫苗的開發和生產，而是定位于關鍵的上游供應商和技術服務伙伴，為疫苗研發和生產機構（如CXO企業、生物制藥公司、科研院所）提供核心原材料、試劑、技術平臺及解決方案。

病毒疫苗類型

一、主要病毒疫苗技術平臺

1. 滅活疫苗 (Inactivated Virus Vaccine)

滅活疫苗是通過物理或化學方法將病毒滅活后制成的疫苗，是最成熟的疫苗開發技術。目前已成功研發并廣泛使用的產品包括甲肝滅活疫苗、手足口病滅活疫苗、脊髓灰質炎滅活疫苗等。

優點：技術成熟、可利用現有生產條件快速開發、穩定性好、安全性高（無復制能力）。

挑戰：免疫原性相對較弱，通常需要佐劑并多次接種；誘導的細胞免疫反應較弱；可能存在抗體依賴性增強（ADE）效應的風險。

2. 減毒活疫苗 (Live Attenuated Vaccine)

減毒活疫苗是通過一定方式處理病毒，獲得毒力減弱的毒株后制成的疫苗。目前廣泛使用的麻疹疫苗就是減毒活疫苗。

優點：通常能誘導強烈的、持久的體液免疫和細胞免疫，模擬自然感染過程，保護效果通常很好。

挑戰：對于免疫力低下的人群可能存在致病風險；有毒力回復的極小可能性；通常需要冷藏，運輸儲存要求較高。

3. 亞單位疫苗/重組蛋白疫苗 (Subunit Vaccine)

亞單位疫苗是利用基因工程技術，生產病毒中最可能作為抗原的蛋白亞單位制成的疫苗。目前已成功研發的產品包括乙肝疫苗、宮頸癌（HPV）疫苗等。

優點：成分明確，安全性高，研發工藝成熟，可大規模生產。

挑戰：免疫原性較弱，需要佐劑和多次接種；激活CD8+ T細胞免疫的效果弱；若使用鋁佐劑，免疫反應可能偏向Th2型，不適合呼吸道黏膜接種。

4. 病毒樣顆粒疫苗 (Virus-Like Particle Vaccine, VLP)

病毒樣顆粒是由多個病毒蛋白自發組裝形成的、在結構上高度模擬真實病毒但缺乏病毒基因組的顆粒。市場上的多種乙肝疫苗和HPV疫苗都屬于VLP疫苗。

優點：具有病毒的高度結構相似性，因此免疫原性很強，能有效誘導高效的中和抗體；不含遺傳物質，非常安全。

挑戰：生產工藝復雜，組裝和純化步驟要求高，成本相對較高。

5. 重組病毒載體疫苗 (Recombinant Viral Vector Vaccine)

該技術利用經過基因工程改造的病毒（如腺病毒）作為載體，攜帶目標病毒抗原的基因。接種后，載體病毒在人體內感染細胞并表達抗原蛋白，從而引發免疫反應。

優點：能誘導強烈的細胞免疫；通常無需佐劑；一些載體（如ChAdOx）可單次接種并提供保護；適合開發黏膜疫苗；生產周期短。

挑戰：若人體已對載體病毒存在預存免疫力，可能會削弱疫苗效果。

6. 核酸疫苗 (Nucleic Acid Vaccine)

包括DNA疫苗和mRNA疫苗。其原理是將編碼病毒抗原的遺傳物質（DNA或mRNA）直接導入人體細胞，利用人體細胞自身的機器來生產抗原蛋白，從而激發免疫反應。mRNA疫苗在新冠疫情期間大放異彩。

優點：

研發速度快：平臺化技術，一旦獲得病原體基因序列即可快速設計疫苗。

安全性高：不含病毒成分，無感染風險。

免疫效果好：能誘導全面的體液免疫和T細胞免疫。

挑戰：mRNA疫苗的脂質納米顆粒（LNP）遞送系統需要低溫儲存；長期安全性數據仍在積累中。

病毒疫苗生產環節

核心生產環節	滅活疫苗	減毒活疫苗	病毒載體疫苗（如腺病毒載體）	重組蛋白疫苗（如亞單位疫苗）	mRNA 疫苗	DNA 疫苗
1. 病毒種子制備	分離、鑒定目標病毒株，在細胞或雞胚中擴增培養	分離目標病毒株，通過傳代等方式人工減毒	將目標病毒抗原基因插入載體病毒	無活病毒參與	無活病毒參與	無活病毒參與
2. 大規模生產抗原	在生物反應器（細胞工廠 / 雞胚）中大規模培養活病毒	在生物反應器中大規模培養減毒活病毒	在特定細胞系中培養重組載體病毒	在工程細胞 (酵母、昆蟲細胞 / 動物細胞) 中表達目標抗原蛋白	體外合成目標抗原的 mRNA 序列	體外合成編碼目標抗原的 DNA 質粒
3. 收獲與初步純化	收獲含病毒培養液，離心 / 過濾去除大顆粒雜質	收獲含病毒培養液，離心 / 過濾去除大顆粒雜質	收獲含病毒載體培養液，離心過濾	收獲細胞培養液或裂解液，分離目標蛋白	收獲反應液，進行初步純化	收獲細菌培養物，提取純化質粒 DNA
4. 滅活 / 減毒確認識裂	使用化學試劑 (甲醛 /β 丙內酯) 徹底滅活病毒活性	嚴格檢測確保減毒穩定性和安全性	通常不需要額外滅活	無活病毒	無活病毒	無活病毒
5. 高度純化	超濾和層析等色譜技術去除雜質 (細胞碎片、培養基成分、滅活劑)	類似滅活疫苗純化	類似滅活疫苗純化，去除宿主細胞 DNA / 蛋白	多步層析和過濾獲得高純度蛋白	去除雜質 (酶、DNA 模板、有機溶劑等)，獲得純凈 mRNA	去除內毒素、宿主雜質等，獲得高純度質粒
6. 制劑	緩沖液復溶純化病毒，可能添加佐劑 (如鋁佐劑) 增強免疫應答	緩沖液復溶純化病毒，通常不加佐劑	緩沖液復溶純化病毒載體	純化蛋白 + 佐劑 (如鋁佐劑) 混合	mRNA 包裹入脂質納米顆粒 (LNP)，形成保護性遞送系統	緩沖液溶解質粒 DNA

疫苗研究實例

經強毒結核分枝桿菌氣溶膠感染后的肺部組織病理學表現

卡介苗（BCG）可誘導高水平的γ干擾素（IFN-γ），但與單獨接種BCG相比，聯合接種IL-12或IL-18 DNA疫苗構建體與BCG能誘導顯著更高水平的IFN-γ。BCG在結核分枝桿菌感染早期具有高度保護作用，但在感染后期其保護效力會降低。與單獨使用BCG相比，聯合接種IL-12 DNA疫苗構建體與BCG在感染早期保護效果略有增強，在感染后期則顯示出顯著更強的保護效力。

滅活EV71疫苗在SCARB2轉基因小鼠模型中展現交叉保護效力

疫苗接種顯著降低了轉基因小鼠中樞神經系統內的病毒抗原載量；有效緩解了病毒引發的炎癥反應。實驗結果表明，該微載體/生物反應器平臺制備的疫苗具有顯著免疫保護效果，其綜合性能優于傳統轉瓶培養系統。

選擇依據

培養基選擇：Vero細胞培養基適合貼壁培養，MDCK培養基更適合懸浮流感病毒生產。

穩定劑差異：海藻糖適合干燥保存，人血白蛋白用于液態疫苗穩定性提升。

滅活劑對比：β-丙內酯優于甲醛的殘留安全性，Triton X-100需注意環境毒性。

推薦產品

類別	產品	適用場景
病毒增殖培養基		VeroSFM	無血清無動物源，化學成分限定，GMP標準生產，適合大規模工業化疫苗生產
		Vero VM （病毒維持液）	無血清無動物源，支持Vero細胞貼壁培養，適用于狂犬病、乙腦等疫苗生產
		MDCK SFM	無血清無動物源懸浮培養基，支持MDCK細胞高密度培養，用于流感疫苗生產
病毒穩定劑	ACJ1857A	藥用級海藻糖	非還原性穩定劑，保護病毒活性，可常溫保存生物制品
	ACJ0073B	蔗糖	用于病毒純化密度梯度離心，RNase/DNase Free
	DCL0119D	人血白蛋白	高濃度白蛋白，作為疫苗穩定劑，防止蛋白變性
病毒滅活試劑	AJL0175F	β-丙內酯（BPL）	作用于病毒核酸，滅活時間短，水解產物無毒，適用于狂犬病等疫苗
病毒滅活試劑	ACH0026Q	Triton X-100	非離子去垢劑，破壞脂質膜滅活包膜病毒，適用于生物制品滅活
疫苗佐劑	AEI0021I	氫氧化鋁佐劑	促進體液免疫（抗體）反應和TH2類細胞免疫反應；用于疫苗和獸用疫苗。

參考文獻

[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)

病毒疫苗的研發與生產是一場與時間賽跑的科技戰役，而其核心與瓶頸在于大規模、高效、穩定的細胞培養和病毒擴增工藝。在病毒疫苗生產中，細胞是病毒復制的“宿主工廠”，細胞培養工藝的優劣直接決定后續病毒擴增效率。從傳統的雞胚、原代細胞到如今廣泛應用的連續傳代細胞系（如Vero、MDCK細胞），細胞基質的選擇直接影響病毒的適配性和擴增能力）。優化方向包括尋找更高效、更安全、無動物源成分的細胞培養體系。