蛋白胨:超过100年的救命创新

19世纪中期^th世纪以来，据估计，美国城市居民的死亡率比农村居民高30%左右。¹造成这种情况的主要原因之一是这两个地区的水质存在明显差异。

尽管建设了公共卫生基础设施，但早期的下水道系统经常在饮用水取水源附近排空，导致伤寒和霍乱等细菌病原体频繁污染，并随后爆发疾病。因此，迫切需要一种方法来消除饮用水中的致病细菌。

要实现这一目标，科学家首先需要一种可靠的方法来培养细菌病原体，并检测它们在水样中的存在。在对各种培养基和营养补充策略进行了大量试验后，一项突破出现在水溶性蛋白质水解物——即蛋白胨的形式。

最佳补充是什么?

最初由瑞士植物学家卡尔Nägeli在1880年描述，是从鸡蛋白蛋白中提取的，²蛋白胨是通过使用强酸、碱或蛋白水解酶部分水解蛋白质而产生的。其结果是一种富含氨基酸、多肽、维生素、碳水化合物、核苷、矿物质和其他成分的产品，这些成分可以很容易地被细胞用于生长。

由于蛋白质来源和消化方法都可能不同，早期蛋白胨的确切配方通常是高度可变的，每个实验室都是独一无二的。这种可变性为更标准化的商用产品打开了一个主要的缺口。1914年，Difco实验室利用其在生产高质量蛋白水解酶方面的丰富经验，发布了第一个生物工艺级蛋白胨，细菌蛋白胨．

蛋白胨在改进细菌疫苗生产方面具有特别的变革性作用

一个新时代的黎明

在其发布后，Bacto蛋白胨很快成为微生物生长介质补充剂的优质标准，并导致了一整套蛋白胨产品的开发。

随着蛋白胨产品线的扩展，蛋白胨的应用数量也随之增加。这包括在食品、饮料和制药行业的广泛消费品中识别细菌污染。

蛋白胨在改善细菌疫苗生产方面也具有特别的变革性作用。这一点很重要，因为许多儿童早期疫苗的生产，如白喉和破伤风类毒素和百日咳(DTP)联合疫苗，利用了大规模的细菌细胞培养。有了蛋白胨，制造商可以经济有效地提高生产率，进而改善救生疫苗的获取。

事实上，蛋白胨在这一领域被证明是如此成功，以至于它们今天仍被用于许多细菌疫苗的制造过程，并继续使低成本的免疫规划成为可能，这对低收入国家尤其重要。

适应克服

多年来，蛋白胨除了在细菌疫苗生产中发挥关键作用外，还支持了几种新的生物处理技术的出现。其中最引人注目的是在20世纪80年代末和90年代初，哺乳动物细胞系的出现作为生产更复杂生物制药的手段。

蛋白胨的使用，特别是用于制造单克隆抗体(单克隆抗体可用于许多不同类型的癌症和自身免疫性疾病的靶向治疗)和重组蛋白，非常受欢迎。主要是因为蛋白胨能够为生物制药开发人员提供一种快速的方法来优化他们的生物工艺和提高滴度，而不需要在内部研究和开发新的成分组合。此外，蛋白胨还具有营养缓冲作用，有助于在长生产周期内保护细胞培养，支持大规模生产过程。

然而，这成长成哺乳动物细胞生物生产同时也恰逢生物加工行业最具挑战性的时期之一——牛海绵状脑病(BSE)的出现。疯牛病于1986年在英国首次被发现，是一种朊病毒疾病，可通过受污染的牛源性产品(包括具有许多生物处理应用的胎牛血清)传播给人类。这种污染风险意味着生物制药开发人员开始寻找非动物来源的产品。

而少数人动物源性蛋白胨(AOF)对疯牛病的恐惧，以及在其他物种中出现进一步传染性海绵状脑病(tse)的风险，极大地增加了对这些产品的兴趣。这导致了行业内对非动物来源的高性能蛋白胨的主要需求。为了满足这一新兴需求，Difco率先开发了用于生物生产的酵母和大豆蛋白胨。

尽管自疯牛病出现以来，在降低污染风险方面已经有了显著的改进，但AOF产品的受欢迎程度仍在继续增长。这种持续的需求激发了进一步高性能AOF蛋白胨的开发——首先由Difco开发，现在由Gibco在被赛默飞世尔科学公司联合收购后继续开发。

携手共创美好未来

除了蛋白胨的新来源，研究也在进行中，以更好地将蛋白胨的使用与工艺开发相结合，尽管它们有好处，但仍然存在一个普遍的误解，即蛋白胨增加了工艺的可变性，并可能导致产品不一致。

然而，这不是由蛋白胨本身引起的，而是所有细胞培养基和补剂的固有变异性造成的。即使有严格的控制，原材料也会有一定程度的变化——通常是由少量微量元素污染引起的。

因此，对于生物制药制造商来说，了解这种风险并确定对其工艺有特别深远影响的任何元素并采取措施控制它们是至关重要的。通过这样做，他们可以保持甚至提高他们的过程的一致性，同时仍然能够获得利用蛋白胨的生产力效益。

蛋白胨可在促进提高生产力和加速疫苗生产方面发挥重要作用

在蛋白胨制造方面，满足高质量标准也是至关重要的。由于其多样化和不断增长的应用，现在有许多不同的供应商提供蛋白胨。然而，对于用于生物制药生产，需要制定详细的原材料规格、严格的制造工艺以及稳健的质量控制和释放测试协议，以尽可能减少可变性。

这两个领域都强调了生物制药开发人员与蛋白胨制造商合作的重要性，以帮助他们了解和优化他们的工艺，并找到最合适的高质量蛋白胨，以获得最大效益。

今天的创新，明天的世界

即使在100年后，对蛋白胨配方的持续研究和开发仍然是必不可少的，不仅有助于优化现有生物制药的制造，而且有助于支持下一代疗法的发展，如mRNA疫苗。

继辉瑞biontech和Moderna的Covid-19疫苗都使用mRNA引发免疫反应后，世界各地的科学家都在努力应用这种方法开发新疫苗。由于细菌细胞需要产生信使rna生产所必需的质粒，因此蛋白胨可以在促进提高生产力和加速疫苗生产方面发挥重要作用。

总的来说，鉴于蛋白胨在上个世纪参与了无数突破性生物制药的开发和制造，很明显，蛋白胨代表了生物生产的过去、现在和未来。通过组合可信的Gibco产品通过创新的蛋白胨解决方案，满足新兴的生物加工需求，赛默飞世尔致力于改善世界各地的生活。

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