Medical practices evolved over millennia, from ancient civilizations like Egypt and Mesopotamia to the groundbreaking
細胞因子治療，作為當今醫學領域的前沿技術，正逐漸展現出其強大的治療潛力。這種治療方法主要利用免疫細胞和相關細胞產生的細胞因子，通過調節細胞功能，直接或間接地對抗疾病，尤其是癌癥。
在臨床實踐中，細胞因子治療已顯示出對多種疾病的療效。除了癌癥治療外，它還被應用于自身免疫性疾病、病毒感染等領域。此外，細胞因子還在檢測、美容醫學等領域發揮著重要作用。
目前已獲批準的細胞因子類藥物有IFN-α、IFN-β、IFN-γ、IFN-ε、PO、GM-CSF、G-CSF、IL-3；臨床試驗的細胞因子類藥物有IL-1、IL-3、IL-4、IL-6、IL-11、M-CSF、SCF、TGF-β等。它們通過各種途徑而使體內細胞因子水平增加，達到治療疾病的目的。臨床治療效果較好的有IFN、IL-2、TNF、CSF。
IFN（干擾素）是一類具有多種生物學活性的低分子量蛋白質（主要是糖蛋白），并不直接殺傷或抑制病毒，而是通過誘導細胞表面受體，使細胞產生抗病毒蛋白來抑制病毒復制，是抗病毒感染最重要的一種細胞因子。根據結構、受體和功能的不同，IFN主要分為Ⅰ型、Ⅱ型、Ⅲ型，近年來還發現了非經典的Ⅳ型干擾素（IFN-λ4）。I型干擾素成員包括IFN-α（13種亞型）、IFN-β、IFN-ε、IFN-κ、IFN-ω等。II型干擾素成員僅有IFN-γ。III型干擾素成員有IFN-λ1（IL-29）、IFN-λ2（IL-28A）、IFN-λ3（IL-28B）、IFN-λ4（人類特有）。
圖1. IFN經典信號通路：完整的JAK-STAT信號傳導通路
IL-2（白細胞介素-2）是一種由活化的T細胞（主要是CD4+ Th1細胞）產生的多效性細胞因子，在免疫調節、T細胞增殖、抗腫瘤免疫和自身免疫耐受中發揮核心作用。IL-2在臨床上有廣泛的應用，特別是在腫瘤治療中，如腎癌和黑色素瘤，在?自身免疫疾病治療?中也發揮著重要作用，如1型糖尿病、紅斑狼瘡等自身免疫性疾病。
圖2. IL-2信號通路
TNF（腫瘤壞死因子）是一類主要由免疫細胞產生的多效性細胞因子。TNF在炎癥、免疫調節、細胞凋亡和腫瘤發生中發揮復雜作用，既是保護性因子，也可能參與病理過程，其核心生物學功能包括活炎癥反應、調控細胞存活與死亡以及介導免疫穩態。TNF主要分為兩種類型，包括TNF-α和TNF-β。
圖3. TNF信號通路
CSF（集落刺激因子）是一類調控造血干細胞增殖、分化和免疫細胞功能的細胞因子，根據靶細胞不同主要分為G-CSF、GM-CSF（粒細胞-巨噬細胞集落刺激因子）和M-CSF，在血液系統穩態、感染防御及腫瘤治療中發揮關鍵作用。
圖4. CM-CSF來源及CM-CSF的多效性
細胞因子類藥物的下游純化是一個高度復雜且精密的過程，其工藝路線因表達系統的差異而有所不同。值得注意的是，切向流過濾（TFF）技術作為一種關鍵共性技術，在各類表達系統的下游純化工藝中均發揮著不可替代的核心作用。
細胞因子類藥物的下游純化過程通常包括以下幾個關鍵步驟：發酵培養與收獲、微濾澄清 （TFF，去除大顆粒雜質，為后續純化步驟做準備）、超濾（TFF，減少層析處理量，提高層析效率，保護層析柱）、捕獲與初步純化、精細純化、超濾（TFF，去除小分子雜質并置換緩沖液）、除菌過濾與制劑。
圖5. 細胞因子類藥物下游純化的主要步驟
原核表達系統（如大腸桿菌）生產細胞因子具有成本低廉、培養周期短、發酵密度高等顯著優勢，適合大規模工業化生產；遺傳背景清晰，載體系統成熟，便于基因操作和表達優化；蛋白產量可達總蛋白的10-30%；下游純化相對簡單，尤其包涵體形式易富集純化。但需注意其缺乏真核翻譯后修飾，部分蛋白需復性，且需嚴格去除內毒素。適用于結構簡單、無需糖基化的細胞因子生產。
原核表達細胞因子的純化工藝
相比原核表達的細胞因子而言，哺乳動物細胞表達過程中避免了包涵體的形成和復性，天然的正確折疊構象和翻譯后修飾有利于提高比活性。
動物細胞表達細胞因子純化工藝
TFF是一種動態過濾技術，其核心特點是料液沿著膜表面切向流動，而不是垂直于膜表面流動。這種流動方式可以有效減少膜表面的濃差極化和污染，從而提高過濾效率和膜的使用壽命。
與其他過濾技術相比，TFF在細胞因子類藥物純化中具有以下顯著優勢：
1.高效性：TFF能夠快速處理大量料液，顯著縮短純化時間。
2.高回收率：由于減少了膜污染和濃差極化，TFF能夠實現更高的產物回收率。
3.靈活性：TFF系統可以根據不同的純化需求調整操作參數（如切向流速、跨膜壓力），適應不同的生產規模。
4.可放大性：TFF技術易于從實驗室規模放大到工業生產規模，滿足商業化生產的需求。
在實際應用中，為了確保TFF技術的高效性和穩定性，需要重點關注以下幾個方面：
1. 膜材料的選擇：TFF膜的材料（如聚醚砜、再生纖維素）和截留分子量（MWCO）對純化效果有重要影響。選擇合適的膜材料和孔徑是確保高效純化的前提。
2. 操作參數的優化：切向流速、跨膜壓力、料液濃度等操作參數需要根據具體工藝進行優化。過高的壓力可能導致膜污染，而過低的流速則可能降低過濾效率。
3. 系統的清潔與維護：定期清潔和維護TFF系統可以延長膜的使用壽命，保證純化過程的穩定性和可重復性。
4. 工藝驗證與質量控制：在細胞因子類藥物的生產中，TFF工藝需要經過嚴格的驗證，以確保其符合藥品生產的質量管理規范（GMP）要求。
隨著生物制藥行業的快速發展，細胞因子類藥物的需求不斷增加，對下游純化技術的要求也越來越高。切向流過濾技術因其高效、靈活和可放大的特點，將繼續在細胞因子類藥物純化中發揮重要作用。
未來，隨著膜材料和TFF系統的不斷改進，切向流過濾技術將進一步提高純化效率、降低生產成本，為更多高效、安全的細胞因子類藥物問世提供技術支持。
如果你對細胞因子類藥物純化或切向流過濾技術有更多疑問，歡迎在評論區留言討論！別忘了點贊、轉發，讓更多人了解這一重要的生物制藥技術！
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九齡科技是一家專注于生物制藥下游澄清、分離、純化的生產型國家高新技術企業；產品廣泛用于單抗、疫苗、診斷、血液制品、血清、內毒素等生物制品的過濾過程；九齡科技有“平板膜包與切向流過濾裝置”、“中空纖維柱”、“除病毒過濾器”、“深層膜堆”、“除菌過濾器”、“超濾離心管”等產品，并擁有眾多產品生產線，從小型一次性實驗室過濾到生產型過濾系統，完全滿足試驗與生產的各項需求。九齡科技期待與您的合作！