主细胞库 vs 工作细胞库：细胞库系统的核心逻辑

摘要：细胞在生物制药、病毒研究及诊断领域中扮演着关键角色，而细胞库系统（CBS）作为保障细胞资源稳定供应的核心体系，其建立与应用至关重要。本文从发展历程、核心建立原则、关键技术及应用价值等方面，系统梳理细胞库系统的全流程构建要点，包括设施建设、细胞操作、特性鉴定、存储运输等关键环节，结合行业标准与实践经验，为相关领域研究者和企业提供可落地的技术参考，助力生物制药行业的标准化与高效发展。

一、细胞库系统的发展背景与核心价值

细胞是生物制药产业最核心的生产平台之一，从疫苗研发到诊断试剂生产，都离不开优质、稳定的细胞资源。为解决细胞供应的可靠性、一致性问题，细胞库系统（CBS）应运而生，它通过对细胞的鉴定、表征、存储和管理，实现细胞资源的长期可持续利用。

早在 1959 年，世界卫生组织（WHO）就发布了首个细胞底物使用要求，用于灭活脊髓灰质炎疫苗的生产；1983 年，美国食品药品监督管理局（FDA）出台了主细胞库（MCB）指导原则，推动了细胞库标准化进程。经过数十年发展，细胞库技术从早期的低温冷冻保存，逐步演进到如今结合 CRISPR 基因编辑、下一代测序（NGS）等先进技术的综合体系（表 1）。

表 1 细胞库技术的发展历程：关键里程碑

细胞库系统的核心价值在于为生物制药提供 “可追溯、可重复、可控制” 的细胞来源，不仅能降低生产过程中的质量波动风险，还能加速药物研发周期，减少重复培养带来的成本浪费，同时确保产品符合良好生产规范（GMP）及国际监管要求。

二、细胞库系统建立的十大核心原则

建立一套完善的细胞库系统需遵循科学的流程设计，涵盖设施、操作、鉴定、管理等多个维度，具体可分为以下十大核心原则（图 1）：

图1 细胞库建立流程图

注：图表内容包含细胞设施、细胞操作、细胞要求、细胞表征、细胞知识产权、细胞文件、细胞评估、细胞原料、细胞存储、细胞运输、细胞复检与复苏政策等关键环节

（一）细胞设施：筑牢硬件基础

细胞库的设施建设需满足生物安全与操作规范要求，核心包括专用细胞实验室（图 2）、二级生物安全柜（BSC）、CO₂培养箱、液氮存储系统等。其中，生物安全柜需根据细胞类型选择：A2 型适用于 CHO、HEK293 等非危险细胞系，B2 型用于病毒载体或人类原代细胞操作。

图2 典型细胞培养实验室设备布局示意图

注：图表展示了制备区、显微镜室、存储区等功能分区及所需设备，如超净工作台、高压灭菌锅、液氮储罐、-80℃冰箱等

液氮存储区需维持 + 4℃冷环境，配备主备双罐及自动补液系统，符合 FDA 21 CFR Part 11 法规要求；同时设置独立的质量控制实验室，用于支原体检测、流式细胞分析等关键质控环节。

（二）细胞操作：规范全流程管控

细胞操作的核心是确保细胞的纯度与活性，关键步骤包括细胞获取、主细胞库（MCB）与工作细胞库（WCB）制备、交叉污染防控等。MCB 作为细胞库的 “源头”，需从可靠渠道获取，经克隆筛选后制备足量冻存管；WCB 则由 MCB 复苏扩增而来，直接用于生产。

操作过程中需严格执行 “细胞污染预防政策”，通过专用试剂、规范操作流程避免交叉污染；同时控制温度、血清浓度等关键参数，减少细胞活性损失，冻存管选择耐用材质并规范填充方式，保障细胞长期存储效果。

（三）细胞通用要求：完善基础信息

建立细胞证书是细胞库的核心环节，第一部分为通用信息收集，包括细胞类型（原代细胞、二倍体细胞等）、生长形态（贴壁、悬浮等）、组织来源、供体信息、培养基类型等基础数据。

关键信息还包括细胞传代历史（传代次数、日期）、存储条件（液氮罐编号、保存剂类型）、定量数据（冻存管数量、每管细胞数）及编码标签。标签需包含细胞名称、传代阶段、批次号等关键信息，采用颜色编码实现快速识别。

（四）细胞表征：精准鉴定特性

细胞表征是确保细胞适用性的核心，需通过一系列检测验证细胞身份、活性、稳定性等（图 3）。细胞鉴定涵盖核型分析、分子检测（PCR、DNA 测序）、同工酶分析、STR 分型等 6 项基础测试（图 4），其中 STR 分析通过检测 DNA 短串联重复序列，可精准识别细胞身份并排查交叉污染。

图3 主/工作细胞库（MWCB）建立流程

注：流程包括细胞选择与获取、扩增与预库检测、MCB 制备、WCB 衍生、放行使用等环节，每个环节均包含相应质控要求

图 4 细胞鉴定测试项目

注：图表列出了核型分析、分子检测、同工酶分析、增强型表征、带型细胞遗传学分析、STR 分析等 6 项核心鉴定方法

此外，还需评估细胞生长曲线、倍增时间、均一性等生长特性，通过肿瘤 igenicity 与致癌性测试排除安全风险，并开展遗传稳定性与存储稳定性研究，确保细胞长期存储后仍保持功能稳定。

（五）细胞原料评估：严控源头质量

细胞培养所用原料需经过严格质控，核心包括血清（胎牛血清 FBS、人血清白蛋白 HSA 等）、胰酶、氨基酸及其他生物试剂。血清需检测无菌性、支原体、内毒素等指标，同时筛查牛病毒性腹泻病毒（BVDV）等外源病毒；胰酶需明确物种来源并按标准检测。

动物源性原料需提供无传染性海绵状脑病（TSE）证明，抗生素类试剂需避免使用青霉素等 β- 内酰胺类药物，确保原料符合生物制药生产要求。

（六）细胞文件：规范档案管理

文件管理是细胞库合规性的关键，需建立完整的文档体系，包括细胞证书（表 4、表 5）、操作流程、测试记录、原料规格等。细胞证书第二部分为表征测试结果，详细记录各项检测数据，如细胞活力、病毒检测结果、无菌性等。

表 4 细胞证书示例（第一阶段：细胞通用要求）

注：表格包含细胞名称、类型、来源、传代信息、存储条件、编码标签等通用信息

表 5 细胞证书示例（第二阶段：细胞表征）

注：表格列出了核型分析、分子检测、活力测试、肿瘤 igenicity 测试、病毒检测等项目的检测结果与日期

所有文档需归档存储，电子记录需符合数据完整性要求，确保全程可追溯，为监管核查提供支持。

（七）细胞知识产权：保障合法权益

新发现或改造的细胞系需通过知识产权体系注册，提交相关文档并经法律审核后获得专利证书，禁止未经授权向第三方分发细胞系。对于已公开使用的细胞系，需明确来源并合规使用，避免知识产权纠纷。

（八）细胞存储：优化长期保存

细胞存储采用低温冻存技术，根据细胞类型选择合适方法：iPSCs、原代细胞等敏感细胞采用玻璃化冻存，避免冰晶损伤；CHO 等稳健细胞采用程序降温冻存（-1℃/ 分钟），确保批量一致性（表 6）。

表6 不同冻存方案的细胞复苏率

细胞类型慢速冷冻玻璃化冻存直接液氮冻存HEK29395%98%40%CHO85%75%35%iPSCs60%90%20%

存储过程中需定期监测液氮水平，建立内部备份（同实验室备用罐）与外部备份（异地存储），防止细胞资源丢失；同时记录存储过程中的所有异常情况，确保问题可追溯。

（九）细胞运输：保障途中质量

细胞运输需遵循 ISO 21973 标准，配备完整文档（细胞证书、运输表单），采用专用包装维持冷链稳定。冷冻细胞优先使用便携式液氮罐运输，常温运输的细胞需控制在 25-30℃，缩短运输时间，确保细胞到达目的地后仍保持良好活性。

（十）细胞复检与复苏政策：保障长期可用

建立定期复检制度，每 3 个月抽取冻存管检测细胞活力、身份一致性、无菌性等指标，持续 1 年以上；长期存储后若细胞活力下降，需通过优化培养基、调整复苏流程等方式恢复细胞功能。

复检结果需详细记录，若出现显著异常（如活力低于 80%、污染阳性），需及时启动备用细胞库，确保细胞供应不中断。

三、细胞库系统的应用价值与未来展望

细胞库系统的应用为生物制药行业带来多重效益：通过标准化细胞供应保障产品一致性，加速疫苗、单抗等生物制品的研发与生产；减少重复培养成本，提高研发生产效率；同时通过严格质控降低污染风险，保障产品安全。

在病毒研究领域，细胞库为病毒分离、鉴定提供稳定的细胞模型；诊断领域中，标准化细胞系确保诊断试剂的准确性与重复性。随着技术发展，未来细胞库将更广泛结合人工智能（AI）进行质量预测，NGS 等先进技术将替代传统鉴定方法，实现更快速、精准的细胞表征。

对于生物制药企业、科研机构而言，建立符合国际标准的细胞库系统已成为必然趋势。这不仅是合规要求，更是提升核心竞争力的关键，将为生物医药产业的高质量发展提供坚实支撑。

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