固定床生物反应器技术迭代：乙脑病毒无血清疫苗生产工艺开发

乙脑病毒会诱发病毒性脑炎，亚洲地区每年由此产生上万例死亡病例。传统乙脑疫苗大量依托滚瓶工艺完成制备，这套模式依赖人工操作，整体放大能力有限，生产阶段还普遍使用胎牛血清，血清原料会带来批次波动、外源因子污染等风险，监管机构也更鼓励疫苗行业推进无血清生产工艺落地。一次性固定床生物反应器拥有占地小、可实现大规模培养的现实优势，但行业缺少足够工艺开发数据支撑实际投产。奥地利科研团队以 Vero 细胞为底物，搭建适配乙脑减毒活疫苗 SA14‑14‑2 株的无血清生产工艺，拿传统滚瓶体系作为性能参照，为乙脑疫苗现代化生产输出可落地的工艺参数，相关成果发表于Engineering in Life Sciences。

研究直接选用商业化 iCELLis Nano 一次性固定床反应器开展试验。Vero 细胞需要完成无血清驯化，实验对比 Accutase 与 TrypLE 两种消化酶，同时测试三套细胞解离操作方案。无血清条件下 Vero 细胞贴壁能力会出现减弱，滚瓶体系该现象表现更加突出。酶处理完成后短时间吸除酶液的操作方案，搭配 Accutase 处理，细胞倍增时间维持稳定，细胞团块生成更少，多代传代后细胞状态依旧可控。TrypLE 处理样本更容易出现细胞聚集，后续重悬处理工作量更大。Accutase 源自动物组织，存在监管层面潜在顾虑，实际生产场景也可改用重组 TrypLE 完成替代。

科研人员先在滚瓶平台完成培养基组合筛选，一共设置 16 组生长培养基与产毒培养基搭配方案。含血清体系内部，同源搭配 DMEM+DMEM、MEM+MEM 可以拿到更高病毒产出。无血清组合中，仅 VP‑SFM 做生长培养基、DMEM 作为产毒培养基的组别拿到可观产量。实验还观察到细胞病变效应和病毒产量并非正相关，30‑40% 中等病变水平对应更高病毒收获量，病变完全发生的组别病毒产出反而出现下滑，OptiPRO SFM、VP‑SFM 这类无血清培养基更容易诱发高强度细胞病变。

筛选得到的优势培养基组合迁移到 iCELLis Nano 反应器平台。DMEM+DMEM、VP‑SFM+DMEM、VP‑SFM+MEM 三组开展对比。DMEM 具备更高葡萄糖含量，这套组分可以更好维持感染后细胞存活。VP‑SFM+MEM 组别葡萄糖供给不足，感染后期细胞数量快速下降，病毒产出快速衰减。VP‑SFM+DMEM 无血清组合感染第五天达到病毒产量峰值，单位面积产出可以比肩滚瓶含血清工艺。数据分析显示感染后留存活细胞占比和病毒产量存在较强正相关，细胞裂解过于剧烈不利于病毒积累。

两套生产平台做横向性能比对，使用 DMEM+DMEM 含血清配方，滚瓶单位面积产出比 iCELLis Nano 高出约四成。换到 VP‑SFM+DMEM 无血清组合，iCELLis Nano 反应器反超滚瓶，体现固定床体系对于无血清培养环境具备适配优势。VP‑SFM+MEM 组合在滚瓶表现尚可，移植到固定床反应器后产出出现明显下降，培养基适配效果会随生产设备发生改变。

iCELLis 系列反应器可拓展至 500㎡培养面积，对应数千个滚瓶产能，工厂占地能够大幅压缩。这套工艺同样存在短板，Nano 和大规模 500 + 型号之间缺少中试设备，工艺放大缺少中间过渡平台，反应器属于封闭黑箱，固定床内部细胞分布、营养扩散状态无法直接观测，只能依靠离线代谢指标间接判断细胞状态，设备耗材也仅由单一厂商供应。实验结果也提示不存在万能培养基配方，不同病毒对应的最优培养基搭配各不相同，工艺开发早期开展培养基筛选，能够减少后期工业化阶段的成本损耗

论文信息：Serum‑Free Japanese Encephalitis Virus Production in a Single‑Use Fixed‑Bed Bioreactor，Engineering in Life Sciences，2025，DOI：10.1002/elsc.70052