细胞悬浮培养是利用生物反应器大规模培养动物细胞生产生物制品的核心技术，是当前国际上生物制品生产的主流模式，其最大优势是通过更为精确有效的工艺控制手段，在获得最大产量的同时能稳步提高产品的质量。但该技术目前在国内尚未得到广泛应用，生物制品生产仍主要采用病毒产率低、生产成本高、劳动强度大的转瓶细胞培养方式。随着现代生物技术发展，利用细胞悬浮培养技术进行生物制品生产是生物制药行业发展的必然趋势。
1、悬浮培养技术在生物制药中的应用历史和现状
1962年，Capstick等率先对BHK21细胞驯化实现悬浮培养，并用于兽用疫苗生产。1967年，Van Wezel又开发了微载体并实现在生物反应器中大规模培养贴壁细胞。到20世纪80年代，CHO细胞实现悬浮培养，治疗性抗体生产技术的发展极大地推动着生物反应器在生物制药行业中的应用，到20世纪末已进入万升级规模。2000年以后，随着流加培养、灌注培养、个性化细胞培养基等技术的发展，作为大规模培养主要设备的生物反应器规模也趋向大型化和简单化。现在，全球10000L及以上体积的反应器达一百多台，最大已达25000L，且几乎都是可以放大的机械搅拌式反应器，主要为Genetech、Amgen、BoehringerIngelheim 和Lonza等公司所拥有。2007年全球销售额最高的6大类生物技术药物中，有5类是经哺乳动物细胞表达生产的。纵观国内，人用和兽用疫苗生产企业已超过110家，应用反应器悬浮培养技术生产疫苗的仅4家。一般兽用疫苗企业采用国内自主开发的650 L和1200 L反应器生产口蹄疫疫苗。
2、悬浮培养工艺中的关键技术
悬浮培养技术主要包括高表达细胞株的获得、个性化培养基的研发、动物细胞反应器及配套设施的完善及生产工艺的优化等四个方面。
2.1 细胞与毒株的驯化
为提高生物制品的产率和安全有效性，在生物反应器中繁殖的病毒与细胞需要进行相互适应选择，针对不同的毒株及其表达量筛选适合的宿主细胞对于细胞大规模生产具有重要意义。
为实现驯化的稳定，通常由高密度细胞培养转向低密度细胞培养，由高浓度血清培养逐渐降低血清浓度进行培养。细胞驯化时应该注意保持细胞活力应90%以上，测定细胞增殖能力的和表达分泌能力进行，避免驯化后的细胞表达特性发生变化。驯化后细胞的增殖能力、活力及生产能力要能够满足工业大规模生产的需要。由于特定细胞的营养需求不同，实现其驯化的难易程度也不同，在驯化时需要选用合适的细胞培养基，有针对性地补充某些营养成分以满足细胞的特定需求，使驯化好的细胞可以保持其悬浮或是无血清生长的特性。
2.2 细胞培养基的个性化
在大规模培养技术中，维持细胞高密度甚至无血清生长，细胞培养基的营养含量对细胞的增殖、维持至关重要。在悬浮培养技术中，不同细胞营养代谢的特异性不同，细胞和病毒培养工艺不同，需要抗剪切力、满足放大功能，还需要提高目标生物制品的稳定性、表达量，这些均需要个性化培养基的支持。我国销售的细胞培养基却多为20世纪50年代发明的MEM、DMEM、199、RPMI1640细胞培养基等，这些目录产品难以满足生物反应器大规模培养动物细胞的技术要求，直接影响了生物制药行业技术升级。从对人类和动物安全性的长远考虑，生物制品生产越来越倾向采用无血清无动物组分培养基，因为无血清培养基杜绝了血清的外源性污染和对细胞毒性作用，使产品易于纯化、回收率高，国际上生物制药生产中，已经有50%以上采用无血清细胞培养基。
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