细胞篇|Vero细胞:揭示病毒世界的真相

 
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中文名称:非洲绿猴肾细胞 

英文名称:Vero cell(Verda Reno)

发现人:Yasumura Y. 和 Kawakita Y. 

发现时间:1962年3月27日 

来源: 成年非洲绿猴(Chlorocebus sabaeus)肾脏 

细胞形态: 上皮细胞样,贴壁生长 

染色体特征:非整倍体,模式染色体数58条

 

Vero这个名字取自世界语“Verda Reno”,意为“绿色的肾脏”,同时“Vero”在世界语中也有“真相”之意。一个名字,既标注了来源,又暗含了它在科学上的价值——揭示病毒世界的真相。

 

1962年3月27日,日本千叶大学的Yasumura和Kawakita从一只正常成年非洲绿猴的肾脏组织中成功分离并建立了细胞系。他们可能并不知道,这个编号普通的细胞培养瓶,将在未来几十年里拯救数以亿计的生命。

 

1964年6月15日,B. Simizu将第93代的Vero细胞从千叶大学带到了美国国立卫生研究院(NIH)国家过敏及传染病研究所的热带病毒实验室。从此,这个来自非洲绿猴的细胞开启了它的“环球之旅”,走进了全世界的实验室和疫苗工厂。

 

1987年,世界卫生组织(WHO)做出了一个具有里程碑意义的决定:批准Vero细胞作为人类疫苗生产的连续细胞系基质。这是WHO批准的第一个连续细胞系用于疫苗生产,标志着疫苗制造从原代细胞和鸡胚时代迈入了传代细胞时代。

 

为什么这个批准如此重要?此前,疫苗生产主要依赖原代细胞(如原代地鼠肾细胞)或鸡胚,这些基质存在来源不稳定、批间差异大、成本高昂等问题。Vero细胞的获批,为疫苗工业带来了标准化的可能性。

 

所有大规模接种数据中,均未出现与细胞基质相关的安全性问题。Vero细胞的安全性在低传代次下得到了充分验证——WHO明确规定,用于疫苗生产的Vero细胞必须控制在限定代次内(通常为150代以内),在此条件下细胞不具有致瘤性。

 

在中国,Vero细胞同样是疫苗生产的核心基质。国产狂犬病疫苗、乙型脑炎疫苗、脊髓灰质炎疫苗等中国人用疫苗的主力产品,背后都有Vero细胞的默默贡献。

 

  • 干扰素缺陷,病毒的天堂

Vero细胞最独特的地方在于它的“先天缺陷”——它不分泌干扰素α和干扰素β。

 

干扰素是细胞抵御病毒感染的“警报系统”。当正常细胞被病毒感染时,会立即分泌干扰素,激活一系列抗病毒基因,让邻近细胞进入“战斗状态”。Vero细胞失去了这个警报系统,因此对多种病毒高度敏感,病毒感染后能够在细胞内高效增殖,病毒滴度显著高于其他细胞系。

 

有趣的是,Vero细胞虽然不分泌干扰素,但它仍然保留着干扰素受体(IFNAR),因此对外源性干扰素仍有正常反应。这一特性使Vero细胞成为病毒学研究的理想模型——你可以精确控制是否添加干扰素来研究其抗病毒效应。

 

  • 贴壁生长

Vero细胞是典型的贴壁细胞,需要附着在固体表面上才能生长增殖。在显微镜下,它呈现出典型的上皮细胞形态——多边形、排列紧密,就像铺路石一样整齐地铺在培养瓶底部。

 

这种贴壁特性对疫苗生产工艺提出了特殊要求。如何在生物反应器中大规模培养贴壁细胞?科学家们开发了多种解决方案:

 

- 微载体:在搅拌式生物反应器中加入微小的球形载体(如Cytodex),让Vero细胞附着在载体表面生长,比表面积可达数平方米/升

- 细胞工厂:将Vero细胞附着在表面,培养基流过,为细胞提供营养和氧气

- 滚瓶:传统的贴壁细胞大规模培养方法,通过缓慢旋转使细胞交替接触培养液和空气

 

无血清培养的适应能力

传统上,Vero细胞培养需要添加10%的胎牛血清(FBS)。但血清存在批次差异大、成本高昂、潜在动物源污染风险等问题。

近年来,Vero细胞的无血清培养工艺取得了显著进展。2025年最新发表的一项研究显示,在OptiPRO™ SFM无血清培养基中,Vero细胞不仅能良好生长,还能高效增殖狂犬病病毒。更令人振奋的是,当使用BioNOC II®微载体结合潮汐式生物反应器(BelloStage™-3000)时,Vero细胞的病毒产量达到了2.0 × 10⁸ FFU/mL,比传统Cytodex微载体体系提高了约9.6-14倍。

这一进展意味着:无血清培养不仅能降低污染风险、提高安全性,还能显著提升生产效率。

广谱病毒宿主

Vero细胞对多种病毒高度敏感,这使得它成为疫苗生产的“全能选手”。已成功应用于Vero细胞培养的病毒包括:

 

病毒类型 具体病毒 应用疫苗
肠道病毒  脊髓灰质炎病毒 脊髓灰质炎疫苗
黄病毒 日本脑炎病毒 乙脑疫苗
副粘病毒 麻疹病毒 麻疹疫苗
弹状病毒 狂犬病病毒 狂犬病疫苗
冠状病毒 SARS-CoV-2 新冠疫苗
披膜病毒 风疹病毒 风疹疫苗

 

可规模化与生物安全性

Vero细胞具有出色的规模化培养潜力。它生长速度快、培养条件不苛刻、对多种病毒敏感,易于在生物反应器中实施大规模培养。

在安全性方面,Vero细胞在限定代次内恶性转化程度低,遗传性状稳定。WHO和各国药典均制定了严格的质量控制要求,包括对细菌、真菌、支原体、外源病毒的检测,以及对猴空泡病毒40(SV40)、猴免疫缺陷病毒(SIV)等特定猴源病毒的筛查。

Vero细胞在培养瓶中形成典型的“单层”——细胞紧密排列,铺满整个培养表面。高倍镜下,细胞边界清晰,呈多边形,胞浆透明,核仁明显,呈现出典型的上皮细胞形态。

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  • 接触抑制

Vero细胞最迷人的特性之一是“接触抑制”。当细胞相互接触形成完整的单层后,它们会停止分裂。这意味着Vero细胞不会像癌细胞那样无限堆积生长,而是保持着正常的生长调控机制。这一特性也进一步确保了其生物安全性。

 

病毒感染后的变化

 

当病毒感染Vero细胞后,细胞会发生典型的“细胞病变效应”(CPE)。细胞变圆、聚集、融合,最终从培养瓶表面脱落。在感染后期,显微镜下可以看到巨大的多核合胞体、细胞质桥接和核内聚集物。这些形态变化不仅直观地反映了病毒感染的进程,也是病毒滴度测定的重要依据。

 

  • Vero毒素的命名

Vero细胞不仅是疫苗生产的基质,还曾是毒理学研究的大咖。大肠杆菌产生的某种毒素最初就是因Vero细胞而得名——“Vero毒素”。后来发现这种毒素与痢疾志贺菌产生的志贺菌素高度相似,因此又被命名为“志贺菌素样毒素”。一个细胞的名字被用来命名一种毒素,这在生物学史上并不多见。

 

  • 致瘤性与传代次数的红线

Vero细胞的安全性有一条“红线”——传代次数。在低传代次下(150代),Vero细胞不具有致瘤性;但随着传代次数增加,染色体异常累积,致瘤风险逐渐升高。因此,全球监管机构均规定疫苗生产必须使用低代次的“工作细胞库”,严格控制传代次数。Ps:WHO生产用Vero细胞库的主细胞库为第134代,并规定疫苗生产用最高限定代次应不高于第 150代。

我国疫苗生产用Vero细胞一般来源于中国食品药品检定研究院或美国国家菌种保藏中心 (ATCC),生产企业从中国食品药品检定研究院获得的细胞代次一般在第126-127代,生产疫苗的细胞代次在148代以内,从ATCC获得的细胞代次一般在第127代,疫苗生产用细胞的高限定代次不超过第150代)

 

  • Vero-E6:一个特殊的亚型

Vero-E6是Vero细胞的一个克隆亚型,最初由美国疾病控制与预防中心(CDC)分离获得。这个亚型对冠状病毒尤其敏感,是新冠病毒研究中最常用的细胞系之一。在新冠疫情期间,Vero-E6细胞在病毒分离、药物筛选和疫苗研发中立下了汗马功劳。

 

  • 悬浮驯化的探索

Vero细胞天然是贴壁生长的,但科学家们一直在尝试将其驯化为悬浮培养——悬浮培养更容易放大规模、控制工艺。虽然已有研究报道悬浮适应型Vero细胞株的开发,但贴壁培养仍是目前工业应用的主流。

 

  • 微载体

2025年瑞典Cellevate公司技术进展显示,基于纳米纤维的微载体技术正在改变Vero细胞的培养方式。他们的Cellevat3d VAX纳米纤维微载体在Vero细胞培养中实现了13倍的病毒滴度提升,同时将生产成本降低了85%。这意味着Vero细胞的疫苗生产能力还有巨大的提升空间。

 

从1962年日本千叶大学的一只猴子,到2025年全球数十亿支疫苗,Vero细胞的故事是生物技术发展的缩影。

它见证并推动了疫苗生产从“手搓”走向“机制”的进程;它用超过10亿剂的接种数据,为自己赢得了安全性的证明;它独特的干扰素缺陷特性,让它成为病毒学家手中最得力的工具。

更重要的是,Vero细胞的故事还在继续。无血清培养工艺的成熟、纳米载体技术的突破、基因编辑改造的可能性,都在不断拓展这个细胞的新边界。

 

 

 

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