H5N1疫苗生产：为什么需要新路线？

H5N1 高致病性禽流感一直被认为具有潜在大流行风险。面对可能快速增长的疫苗需求，传统鸡胚生产方式存在明显短板：生产周期长、对鸡蛋供应依赖强，而且在疫情暴发时，禽类资源本身也可能受到影响。研究指出，传统鸡胚法通常需要 1—2 枚鸡蛋才能生产一剂疫苗，产能扩张并不灵活。

因此，科学家开始寻找更稳定的替代方案——细胞培养疫苗生产。

MDCK细胞：疫苗生产的“细胞底盘”

MDCK 细胞，即犬肾细胞，是流感病毒培养中常用的细胞基质。与鸡胚系统相比，细胞培养系统的优势在于原材料更可控、生产体系更标准化，也更容易在生物反应器中进行规模化生产。

在这项研究中，研究人员使用 MDCK 细胞作为生产平台，并重点测试它们在无血清培养基中的生长表现和病毒生产能力。结果显示，MDCK 细胞不仅能够适应无血清环境，还能在后续病毒复制阶段保持较好的产量表现。

无血清培养基：减少风险，提高一致性

传统细胞培养常加入胎牛血清，为细胞提供营养、激素和生长因子。但血清也带来问题：可能存在外源病毒、朊病毒、支原体等污染风险，同时不同批次血清的成分差异也会影响生产稳定性。

这也是无血清培养基受到关注的原因。研究团队比较了多种商业化无血清培养基，最终选择 Plus-MDCK 培养基作为后续工艺开发对象。它能支持 MDCK 细胞在 T 瓶和生物反应器中稳定生长，也能支持 H5N1 病毒复制。

从小规模到生物反应器：工艺能否放大？

疫苗生产不能只停留在实验室小瓶中，真正的关键是能否放大。

研究人员将 MDCK 细胞接种在 Cytodex 1 微载体上，并在 125 mL 搅拌瓶、2.2 L 和 7.5 L 生物反应器中进行测试。结果显示，细胞密度从初始的 2.0×10⁵ cells/mL 增长到约 2.3×10⁶ cells/mL，5 天后微载体上的细胞覆盖率超过 90%。更重要的是，不同规模系统之间的细胞生长没有显著差异，说明这一体系具备良好的放大潜力。 

病毒产量：无血清体系并不逊色

在病毒抗原生产阶段，研究人员观察到，使用无血清体系时，H5N1 病毒产量可达到 1024 HA titer/50 µL，感染性病毒滴度超过 5×10⁸ pfu/mL。进一步在 7.5 L 生物反应器中比较发现，无血清培养基虽然细胞密度低于含血清培养基，但最终 HA 抗原浓度反而略高。

具体来看，无血清培养体系在收获日的 HA 抗原浓度平均达到 14.1 µg/mL，而含血清体系为 12.7 µg/mL。研究人员还发现，两种体系生产出的 H5N1 病毒与标准抗血清表现出相同的抗原反应性，说明无血清体系并未明显改变关键抗原特征。

小鼠免疫实验：候选疫苗能诱导保护性抗体

研究团队进一步将无血清体系生产的 H5N1 病毒进行纯化、甲醛灭活，并与铝佐剂配伍，用于小鼠免疫实验。

结果显示，小鼠接种两剂后产生了剂量依赖性的抗体反应。低剂量组和高剂量组的 HI 抗体几何平均滴度分别达到 80 和 285，并且两个接种组都达到 100% 血清保护率。需要注意的是，这一结果来自小鼠模型，不能直接等同于人体保护效果，但它为后续疫苗工艺开发提供了积极信号。

图1. 不同培养基中 MDCK 细胞生长情况的比较

研究采用三种市售无血清培养基（Plus-MDCK、VP-SFM 和 ExCell）以及一种含血清培养基（DMEM + 5% FBS），评估它们是否适合 MDCK 细胞在 75 cm² T 型培养瓶中直接生长。复苏后的 MDCK 细胞被直接接种到上述四种不同培养基中，并连续传代培养 3 代。当含血清培养基中的细胞在第 3 天达到 90% 融合度时，对各组细胞进行收获并计数。每种培养基中的细胞计数均进行三次重复。细胞生长倍数的计算方式为：最终细胞总数除以初始接种细胞数。

关键发现

• Plus-MDCK 无血清培养基可以支持 MDCK 细胞在微载体生物反应器中生长。
• 该体系可生产较高滴度的 H5N1 病毒，感染性病毒滴度达到 10⁸ pfu/mL 量级。
• 无血清体系生产的 HA 抗原浓度达到 14.1 µg/mL，略高于含血清体系的 12.7 µg/mL。
• 小鼠实验显示，灭活 H5N1 候选疫苗配合铝佐剂后可诱导较强抗体反应。
• 与含血清工艺相比，无血清工艺有助于降低动物源污染、批次差异和下游纯化压力。

研究意义

这项研究的价值不只是“做出了 H5N1 抗原”，而是证明了一条更适合现代疫苗制造的路径：用可控的细胞培养系统替代对鸡蛋和动物血清的依赖。

对于流感大流行应急疫苗来说，速度、产量、稳定性和安全性都很关键。MDCK 细胞加无血清培养基的组合，为 H5N1 灭活疫苗生产提供了一个更标准化、更容易放大的选择。研究团队还指出，Plus-MDCK 培养基的材料成本比含血清培养基低约 55%，并计划进一步向更大规模生物反应器扩展。

结语

从鸡胚到细胞，从含血清到无血清，疫苗制造正在向更高效、更安全、更可控的方向演进。这项关于 MDCK 细胞生产 H5N1 灭活疫苗的研究，为未来流感疫苗的快速响应和规模化生产提供了重要参考。

参考文献

Hu, A. Y.-C., Tseng, Y.-F., Weng, T.-C., Liao, C.-C., Wu, J., Chou, A.-H., Chao, H.-J., Gu, A., Chen, J., Lin, S.-C., Hsiao, C.-H., Wu, S.-C., & Chong, P. (2011). Production of inactivated influenza H5N1 vaccines from MDCK cells in serum-free medium. PLOS ONE, 6(1), e14578. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0014578