疫苗生产工艺升级：BioNOC II 潮汐宏载体打造重组布鲁氏菌疫苗无血清高产路线

一、研究背景

布鲁氏菌病是全球高发人畜共患病，每年超 50 万人类确诊病例，牲畜免疫防控难以彻底阻断人群感染，目前尚无获批人用布鲁氏菌疫苗，急需安全高效新型疫苗平台。重组羊痘病毒是理想疫苗载体，遗传稳定、可插入外源抗原，能够诱导特异性保护性免疫，但载体大规模稳定生产是制约临床转化的关键瓶颈。

传统疫苗生产依赖含血清二维贴壁培养，存在批次差异大、动物源杂质污染、难以放大等缺陷；而主流 3D 搅拌微载体体系易产生剪切力损伤细胞、传质受限，细胞密度与病毒产量提升空间有限。无血清三维高密度细胞培养成为疫苗工艺升级核心方向，潮汐运动宏载体固定床体系被报道具备低剪切、高比表面积优势，但两种 3D 载体体系在统一无血清条件下的平行对照研究此前未见报道。本研究以表达布鲁氏菌 OMP16 抗原的重组羊痘病毒 SPPV (TKΔ)-OMP16 为模型，同步搭建 Cytodex 1 微载体搅拌体系、BioNOC II 宏载体潮汐生物反应器两套无血清培养平台，全面对比细胞扩增、代谢稳定性、病毒生产效率，筛选更适配重组病毒疫苗的小试工艺。

二、研究内容与结果

实验统一采用无血清 OptiPRO 培养基，500mL 工作体积、0.1 感染复数接种重组病毒，全程监测葡萄糖、pH、细胞总量、病毒滴度四大核心指标。微载体体系采用搅拌摇瓶分批补料培养；宏载体依托 BelloStage™−3000 潮汐反应器搭配循环补液模块，依靠介质往复浸润实现低剪切供氧与营养供给。

细胞扩增结果：微载体体系最高总细胞 7.0×10⁸个，体积密度 1.4×10⁶ cells/mL；宏载体体系峰值细胞达 3.1×10⁹个，标准化体积细胞产率提升 4.4 倍（p<0.0001）。

病毒生产结果：微载体培养 120h 病毒峰值 5.75 log₁₀ TCID₅₀/mL；宏载体 168h 收获最高滴度 7.25 log₁₀ TCID₅₀/mL，滴度提升 1.5 个对数级；以感染时细胞总量归一化后，宏体系单位细胞产毒能力约为微载体的 7 倍。

图 微载体与宏载体培养体系的 Vero 细胞扩增效率及重组病毒产能对比

机制层面：BioNOC II 多孔宏载体比表面积高达 2730 cm²/g，潮汐运动无搅拌剪切损伤，配套连续循环补液持续移除代谢废物、维持稳定营养供给，细胞持续高密度存活，为病毒复制提供充足宿主细胞；全程葡萄糖、pH 稳定维持生理区间，重组病毒基因组插入抗原片段遗传稳定，无丢失突变。

三、研究总结

该研究完成两种主流 3D 无血清细胞培养工艺的标准化头对头对比，证实潮汐式 BioNOC II 宏载体系统在细胞扩增量、单位体积产能、单位细胞病毒产量上全面优于传统搅拌微载体工艺。该平台操作简便、培养基循环利用、细胞损伤极低，规避血清带来的安全风险，适配重组痘病毒类人畜疫苗小试开发。研究局限在于仅完成实验室 500mL 规模验证，未开展中试放大与工艺成本评估，后续需扩大反应器体积、系统评估疫苗免疫原性与下游纯化适配性。总体而言，潮汐宏载体无血清高密度培养是极具潜力的重组病毒疫苗强化生产工艺，为人用布鲁氏菌候选疫苗工业化开发提供全新技术路径。

参考来源：Amanova Z, Sametova Z, Chervyakova O, Turyskeldy S, Kurmasheva A, Abitayev R, Ussembay A, Kondibayeva Z, Toktyrova D, Mazbayeva D, Zhugunissov K, Bulatov Y. Comparative production of recombinant capripoxvirus in Vero cells using microcarrier- and macrocarrier-based dynamic cell culture systems under serum-free conditions. Appl Microbiol Biotechnol. 2026 Jun 29;110(1):191. doi: 10.1007/s00253-026-13934-7. PMID: 42371106; PMCID: PMC13315109.