細(xì)胞篇|Vero細(xì)胞:揭示病毒世界的真相
中文名稱:非洲綠猴腎細(xì)胞
英文名稱:Vero cell(Verda Reno)
發(fā)現(xiàn)人:Yasumura Y. 和 Kawakita Y.
發(fā)現(xiàn)時間:1962年3月27日
來源: 成年非洲綠猴(Chlorocebus sabaeus)腎臟
細(xì)胞形態(tài): 上皮細(xì)胞樣,貼壁生長
染色體特征:非整倍體,模式染色體數(shù)58條
Vero這個名字取自世界語“Verda Reno”,意為“綠色的腎臟”,同時“Vero”在世界語中也有“真相”之意。一個名字,既標(biāo)注了來源,又暗含了它在科學(xué)上的價值——揭示病毒世界的真相。
1962年3月27日,日本千葉大學(xué)的Yasumura和Kawakita從一只正常成年非洲綠猴的腎臟組織中成功分離并建立了細(xì)胞系。他們可能并不知道,這個編號普通的細(xì)胞培養(yǎng)瓶,將在未來幾十年里拯救數(shù)以億計的生命。
1964年6月15日,B. Simizu將第93代的Vero細(xì)胞從千葉大學(xué)帶到了美國國立衛(wèi)生研究院(NIH)國家過敏及傳染病研究所的熱帶病毒實驗室。從此,這個來自非洲綠猴的細(xì)胞開啟了它的“環(huán)球之旅”,走進(jìn)了全世界的實驗室和疫苗工廠。
1987年,世界衛(wèi)生組織(WHO)做出了一個具有里程碑意義的決定:批準(zhǔn)Vero細(xì)胞作為人類疫苗生產(chǎn)的連續(xù)細(xì)胞系基質(zhì)。這是WHO批準(zhǔn)的第一個連續(xù)細(xì)胞系用于疫苗生產(chǎn),標(biāo)志著疫苗制造從原代細(xì)胞和雞胚時代邁入了傳代細(xì)胞時代。
為什么這個批準(zhǔn)如此重要?此前,疫苗生產(chǎn)主要依賴原代細(xì)胞(如原代地鼠腎細(xì)胞)或雞胚,這些基質(zhì)存在來源不穩(wěn)定、批間差異大、成本高昂等問題。Vero細(xì)胞的獲批,為疫苗工業(yè)帶來了標(biāo)準(zhǔn)化的可能性。
所有大規(guī)模接種數(shù)據(jù)中,均未出現(xiàn)與細(xì)胞基質(zhì)相關(guān)的安全性問題。Vero細(xì)胞的安全性在低傳代次下得到了充分驗證——WHO明確規(guī)定,用于疫苗生產(chǎn)的Vero細(xì)胞必須控制在限定代次內(nèi)(通常為150代以內(nèi)),在此條件下細(xì)胞不具有致瘤性。
在中國,Vero細(xì)胞同樣是疫苗生產(chǎn)的核心基質(zhì)。國產(chǎn)狂犬病疫苗、乙型腦炎疫苗、脊髓灰質(zhì)炎疫苗等中國人用疫苗的主力產(chǎn)品,背后都有Vero細(xì)胞的默默貢獻(xiàn)。
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干擾素缺陷,病毒的天堂
Vero細(xì)胞最獨(dú)特的地方在于它的“先天缺陷”——它不分泌干擾素α和干擾素β。
干擾素是細(xì)胞抵御病毒感染的“警報系統(tǒng)”。當(dāng)正常細(xì)胞被病毒感染時,會立即分泌干擾素,激活一系列抗病毒基因,讓鄰近細(xì)胞進(jìn)入“戰(zhàn)斗狀態(tài)”。Vero細(xì)胞失去了這個警報系統(tǒng),因此對多種病毒高度敏感,病毒感染后能夠在細(xì)胞內(nèi)高效增殖,病毒滴度顯著高于其他細(xì)胞系。
有趣的是,Vero細(xì)胞雖然不分泌干擾素,但它仍然保留著干擾素受體(IFNAR),因此對外源性干擾素仍有正常反應(yīng)。這一特性使Vero細(xì)胞成為病毒學(xué)研究的理想模型——你可以精確控制是否添加干擾素來研究其抗病毒效應(yīng)。
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貼壁生長
Vero細(xì)胞是典型的貼壁細(xì)胞,需要附著在固體表面上才能生長增殖。在顯微鏡下,它呈現(xiàn)出典型的上皮細(xì)胞形態(tài)——多邊形、排列緊密,就像鋪路石一樣整齊地鋪在培養(yǎng)瓶底部。
這種貼壁特性對疫苗生產(chǎn)工藝提出了特殊要求。如何在生物反應(yīng)器中大規(guī)模培養(yǎng)貼壁細(xì)胞?科學(xué)家們開發(fā)了多種解決方案:
- 微載體:在攪拌式生物反應(yīng)器中加入微小的球形載體(如Cytodex),讓Vero細(xì)胞附著在載體表面生長,比表面積可達(dá)數(shù)平方米/升
- 細(xì)胞工廠:將Vero細(xì)胞附著在表面,培養(yǎng)基流過,為細(xì)胞提供營養(yǎng)和氧氣
- 滾瓶:傳統(tǒng)的貼壁細(xì)胞大規(guī)模培養(yǎng)方法,通過緩慢旋轉(zhuǎn)使細(xì)胞交替接觸培養(yǎng)液和空氣
無血清培養(yǎng)的適應(yīng)能力
傳統(tǒng)上,Vero細(xì)胞培養(yǎng)需要添加10%的胎牛血清(FBS)。但血清存在批次差異大、成本高昂、潛在動物源污染風(fēng)險等問題。
近年來,Vero細(xì)胞的無血清培養(yǎng)工藝取得了顯著進(jìn)展。2025年最新發(fā)表的一項研究顯示,在OptiPRO™ SFM無血清培養(yǎng)基中,Vero細(xì)胞不僅能良好生長,還能高效增殖狂犬病病毒。更令人振奮的是,當(dāng)使用BioNOC II®微載體結(jié)合潮汐式生物反應(yīng)器(BelloStage™-3000)時,Vero細(xì)胞的病毒產(chǎn)量達(dá)到了2.0 × 10? FFU/mL,比傳統(tǒng)Cytodex微載體體系提高了約9.6-14倍。
這一進(jìn)展意味著:無血清培養(yǎng)不僅能降低污染風(fēng)險、提高安全性,還能顯著提升生產(chǎn)效率。
廣譜病毒宿主
Vero細(xì)胞對多種病毒高度敏感,這使得它成為疫苗生產(chǎn)的“全能選手”。已成功應(yīng)用于Vero細(xì)胞培養(yǎng)的病毒包括:
| 病毒類型 | 具體病毒 | 應(yīng)用疫苗 |
| 腸道病毒 | 脊髓灰質(zhì)炎病毒 | 脊髓灰質(zhì)炎疫苗 |
| 黃病毒 | 日本腦炎病毒 | 乙腦疫苗 |
| 副粘病毒 | 麻疹病毒 | 麻疹疫苗 |
| 彈狀病毒 | 狂犬病病毒 | 狂犬病疫苗 |
| 冠狀病毒 | SARS-CoV-2 | 新冠疫苗 |
| 披膜病毒 | 風(fēng)疹病毒 | 風(fēng)疹疫苗 |
可規(guī)?;c生物安全性
Vero細(xì)胞具有出色的規(guī)模化培養(yǎng)潛力。它生長速度快、培養(yǎng)條件不苛刻、對多種病毒敏感,易于在生物反應(yīng)器中實施大規(guī)模培養(yǎng)。
在安全性方面,Vero細(xì)胞在限定代次內(nèi)惡性轉(zhuǎn)化程度低,遺傳性狀穩(wěn)定。WHO和各國藥典均制定了嚴(yán)格的質(zhì)量控制要求,包括對細(xì)菌、真菌、支原體、外源病毒的檢測,以及對猴空泡病毒40(SV40)、猴免疫缺陷病毒(SIV)等特定猴源病毒的篩查。
Vero細(xì)胞在培養(yǎng)瓶中形成典型的“單層”——細(xì)胞緊密排列,鋪滿整個培養(yǎng)表面。高倍鏡下,細(xì)胞邊界清晰,呈多邊形,胞漿透明,核仁明顯,呈現(xiàn)出典型的上皮細(xì)胞形態(tài)。
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接觸抑制
Vero細(xì)胞最迷人的特性之一是“接觸抑制”。當(dāng)細(xì)胞相互接觸形成完整的單層后,它們會停止分裂。這意味著Vero細(xì)胞不會像癌細(xì)胞那樣無限堆積生長,而是保持著正常的生長調(diào)控機(jī)制。這一特性也進(jìn)一步確保了其生物安全性。
病毒感染后的變化
當(dāng)病毒感染Vero細(xì)胞后,細(xì)胞會發(fā)生典型的“細(xì)胞病變效應(yīng)”(CPE)。細(xì)胞變圓、聚集、融合,最終從培養(yǎng)瓶表面脫落。在感染后期,顯微鏡下可以看到巨大的多核合胞體、細(xì)胞質(zhì)橋接和核內(nèi)聚集物。這些形態(tài)變化不僅直觀地反映了病毒感染的進(jìn)程,也是病毒滴度測定的重要依據(jù)。
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Vero毒素的命名
Vero細(xì)胞不僅是疫苗生產(chǎn)的基質(zhì),還曾是毒理學(xué)研究的大咖。大腸桿菌產(chǎn)生的某種毒素最初就是因Vero細(xì)胞而得名——“Vero毒素”。后來發(fā)現(xiàn)這種毒素與痢疾志賀菌產(chǎn)生的志賀菌素高度相似,因此又被命名為“志賀菌素樣毒素”。一個細(xì)胞的名字被用來命名一種毒素,這在生物學(xué)史上并不多見。
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致瘤性與傳代次數(shù)的紅線
Vero細(xì)胞的安全性有一條“紅線”——傳代次數(shù)。在低傳代次下(150代),Vero細(xì)胞不具有致瘤性;但隨著傳代次數(shù)增加,染色體異常累積,致瘤風(fēng)險逐漸升高。因此,全球監(jiān)管機(jī)構(gòu)均規(guī)定疫苗生產(chǎn)必須使用低代次的“工作細(xì)胞庫”,嚴(yán)格控制傳代次數(shù)。Ps:WHO生產(chǎn)用Vero細(xì)胞庫的主細(xì)胞庫為第134代,并規(guī)定疫苗生產(chǎn)用最高限定代次應(yīng)不高于第 150代。
我國疫苗生產(chǎn)用Vero細(xì)胞一般來源于中國食品藥品檢定研究院或美國國家菌種保藏中心 (ATCC),生產(chǎn)企業(yè)從中國食品藥品檢定研究院獲得的細(xì)胞代次一般在第126-127代,生產(chǎn)疫苗的細(xì)胞代次在148代以內(nèi),從ATCC獲得的細(xì)胞代次一般在第127代,疫苗生產(chǎn)用細(xì)胞的高限定代次不超過第150代)
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Vero-E6:一個特殊的亞型
Vero-E6是Vero細(xì)胞的一個克隆亞型,最初由美國疾病控制與預(yù)防中心(CDC)分離獲得。這個亞型對冠狀病毒尤其敏感,是新冠病毒研究中最常用的細(xì)胞系之一。在新冠疫情期間,Vero-E6細(xì)胞在病毒分離、藥物篩選和疫苗研發(fā)中立下了汗馬功勞。
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懸浮馴化的探索
Vero細(xì)胞天然是貼壁生長的,但科學(xué)家們一直在嘗試將其馴化為懸浮培養(yǎng)——懸浮培養(yǎng)更容易放大規(guī)模、控制工藝。雖然已有研究報道懸浮適應(yīng)型Vero細(xì)胞株的開發(fā),但貼壁培養(yǎng)仍是目前工業(yè)應(yīng)用的主流。
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微載體
2025年瑞典Cellevate公司技術(shù)進(jìn)展顯示,基于納米纖維的微載體技術(shù)正在改變Vero細(xì)胞的培養(yǎng)方式。他們的Cellevat3d VAX納米纖維微載體在Vero細(xì)胞培養(yǎng)中實現(xiàn)了13倍的病毒滴度提升,同時將生產(chǎn)成本降低了85%。這意味著Vero細(xì)胞的疫苗生產(chǎn)能力還有巨大的提升空間。
從1962年日本千葉大學(xué)的一只猴子,到2025年全球數(shù)十億支疫苗,Vero細(xì)胞的故事是生物技術(shù)發(fā)展的縮影。
它見證并推動了疫苗生產(chǎn)從“手搓”走向“機(jī)制”的進(jìn)程;它用超過10億劑的接種數(shù)據(jù),為自己贏得了安全性的證明;它獨(dú)特的干擾素缺陷特性,讓它成為病毒學(xué)家手中最得力的工具。
更重要的是,Vero細(xì)胞的故事還在繼續(xù)。無血清培養(yǎng)工藝的成熟、納米載體技術(shù)的突破、基因編輯改造的可能性,都在不斷拓展這個細(xì)胞的新邊界。