23价肺炎球菌多糖疫苗GMP生产制备实验国家级一流课程

林宏辉四川大学上线时间：2018年

所属专业类：生物科学类
对应专业：生物技术
课程类型：专业核心课
实验类型：研究探索型

所属课程：企业综合实训

你知道疫苗是怎么来的吗？它的生产流程是怎样的？由于疫苗生产条件的特殊性限制，如GMP、封闭式生产流程等因素，我们无法现场了解它们的全套生产流程。现在，你只需要点击进入我们的实验，以生产员工的角色，点击选取相应实验仪器、药品、耗材等完成实验，学习工业化设备工作原理和操作，掌握基因工程、发酵工程等实验技能，了解23价肺炎球菌多糖疫苗的生产流程等。完成后，还可以给你打分哦！是不是很有趣！？赶快来参加吧！

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4.7

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实验内容
4.9
操作系统
4.8
支持服务
4.8

实验系统浏览器要求

教学支持热线

~~热线电话~~无

团队成员

实验教学目标实验原理实验教学过程与实验方法实验步骤实验结果与结论

生物技术专业知识应用与生物高新技术产业的发展密不可分，具有突出的实践性特点，这就要求生物技术专业的学生要掌握扎实的生物学基础理论，全面的生物技术理论和实践实验技能，了解生物技术领域的前沿知识，形成较强的创新意识与实践能力，能够在医药、工业、食品、农业、环保等行业从事与生物技术相关的理论和应用研究。为此，四川大学生命科学学院选择与生物制品、生物农药、传统酿造食品加工和食用菌栽培等多家生物技术企事业单位建立了多样化的实习实训基地，为学生的企业综合实训提供了多层次、多样化的实习环境，致力于培养能在教学、科研、生物技术产业及其相关领域从事科学研究、技术开发、人才培养及管理等方面工作的复合型人才。

疫苗生产与国民健康息息相关。成都生物制品研究所作为实习实训基地，公司生产的23价肺炎球菌多糖疫苗是全球第三个、国内第一个23价肺炎球菌疫苗产品。了解疫苗的研发生产对于生物技术专业学生是必要的实训内容。但是，由于GMP（Good Manufacture Practices，药品生产质量管理规范）的生产车间超高洁净度要求，学生无法进入生产线，常规实验开设条件不具备且开展成本高，通过与公司合作开发的虚拟仿真实验项目，涵盖了疫苗生产GMP实施指南要求、生产流程技术、设备及公用辅助设施、生产规模、生产方式、生产控制等实践内容，可以弥补学生在生产实训环节的缺失。

通过完成“23价肺炎球菌多糖疫苗GMP生产制备实验”虚拟仿真实验项目，达到以下实验目的：

（1）了解生物高新企业的历史、生产管理经营状况和行业发展现状与前景。

（2）完成常规实训不可能实现的超高洁净度的大型综合训练，使学生领会GMP对产品质量与卫生安全的重要性。

（3）GMP认证的生物制品（如疫苗）的生产流程应用于实验教学，初步掌握生物制品的严格生产工艺和安全控制规程。

（1）实验原理：

“23价肺炎球菌多糖疫苗GMP生产制备实验”实验项目的生产对象为23价肺炎球菌多糖疫苗，它的制备是采用23种最广泛流行、最具侵袭性的血清型肺炎球菌，包括血清型1、2、3、4、5、6B、7F、8、9N、9V、10A、11A、12F、14、15B、17F、18C、19A、19F、20、22F、23F和33F，通过扩大培养发酵，提纯而成。23价肺炎球菌多糖疫苗，该疫苗利用分离出来的23个常见的致病性肺炎链球菌，经过培养提取荚膜多糖、纯化后混合制备而成的亚单位疫苗。该产品涵盖了国内90%的致病性肺炎球菌，符合美国的23价肺炎球菌多糖疫苗的血清型。疫苗是指为了预防、控制传染病的发生流行，用于人体预防接种的疫苗类预防性生物制品。

疫苗生产的原理是将病原微生物（如细菌、立克次氏体、病毒等）即其代谢产物，经过人工减毒、灭活或利用基因工程等方法制成的用于预防传染病的自动免疫制剂。疫苗主要分为三类：减毒活疫苗；灭活的全菌体或全病毒疫苗；组分疫苗-亚单位疫苗、多糖疫苗或结合性疫苗、类毒素等。疫苗这种生物制品的生产过程中实施的药品生产质量管理规范（Good Manufacture Practices，GMP），是保证药品依照质量标准稳定地生产并进行质量控制的体系，涵盖影响药品质量的所有因素，包括确保药品质量符合预定用途的有组织、有计划的全部活动，是药品生产管理和质量控制的基本要求，旨在最大限度地降低药品生产过程中污染、交叉污染以及混淆、差错等风险，确保持续稳定地生产出符合预定用途和注册要求的药品。

知识点：

共 5 个

1. 生物制品生产前准备（GMP生产要求）
2. 疫苗生产菌种开启、传代、交接
3. 三级发酵罐发酵生产流程
4. 发酵液提纯处理
5. 成品配置分装

（2）核心要素仿真设计：

暂无内容

（1）学生交互性操作步骤：

共14 步

序号

步骤名称

（100字以内）

步骤目标要求

（100字以内）

步骤合理用时

（分钟）

目标达成度赋分模型

（200字以内）

步骤满分

成绩类型

（2）交互性步骤详细说明：

实验场景	实验步骤	详细动作过程：所有步骤均以鼠标操作完成。
生产准备	换鞋	图4 缓冲区进入普通洁净区
	洗手	图5 洗手
	更衣	图6 更换防护衣
	风淋	图7 风淋室
接种室	菌种开启	所有步骤均在接种室中的生物安全柜中完成。
	菌种开启	1.打开冰箱，从冰箱中取出工作种子批菌种，放到超净台中。 2.超净台中摆放着葡萄糖肉汤培养基、酒精灯，培养基摆放在离心管架上，从冰箱中取出工作种子批菌种保存的盒子。将葡萄糖肉汤培养基试管口在酒精灯火焰上方旋转几下，灭菌。 3.用砂轮划一下工作种子批菌种管口，掰断。将工作种子批菌种倒入葡萄糖肉汤培养基，轻轻摇匀，溶解种子批菌种。将葡萄糖肉汤培养基放入摇床中，37℃，500rpm， 3h，培养基变得浑浊。从摇床中取出培养基，放到超净台中。 4．将接种针在酒精灯火焰上方灼烧，变红，灭菌，倒插到离心管架上备用。 5.将大管培养基在酒精灯火焰上方灼烧，灭菌。 6.将葡萄糖肉汤培养基打开，在酒精灯附近灼烧，灭菌。 7.在酒精灯附近，将接种针插入葡萄糖肉汤培养基中，后取出，接种针插入大管培养基中，画“z”字形，完成接种。 8.将大管培养基放到37℃恒温培养箱中培养。 9.将大管培养基从恒温箱中取出，放到超净台上。图8 菌种开启过程图9 工作种子批菌种活化图10 菌种活化培养图11 固体培养基活化
	菌种传代	10.打开大管培养基的盖子，在酒精灯附近灭菌。 11.将接种针在酒精灯火焰上灼烧灭菌。 12.打开肺炎液体培养基，，在酒精灯附近，用接种针在大管培养基中挑菌，伸入肺炎液体培养基中，转几下，完成接种。 13.将接种好的肺炎液体培养基放到37℃摇床中，培养3h。图12 肺炎液体培养基接种
	菌种交接	14.从摇床中取出培养好的菌，放到传递窗中，通过传递窗传递至发酵培养间。图13 菌种培养液传递至生产车间
发酵车间	一级罐接种	所有步骤均在发酵室中操作。
	一级罐接种	1.将蘸满乙醇的棉花球缠在接种口外套上, 点燃火焰以前将接种口的盖子旋松。 2.点燃发酵罐上的棉花球, 取掉盖子, 立即在火焰中加入各组分培养基和种子液。 3.将盖子浸泡在乙醇中, 接种后, 用摄子将盖子准确放回原位, 旋紧。这样就将液体菌种无菌连接并接种至一级发酵罐。图14 一级发酵罐接种图15一级发酵罐接种操作
	一二三级发酵罐培养过程控制和杀菌	4.发酵罐中培养，过程中补加增值液、葡萄糖溶液，用NaOH溶液调节PH值。 5.发酵液中加入一定量浓度为去氧胆酸钠溶液杀菌和葡萄糖醋酸铵溶液杀菌。图16 一二三级发酵罐培养过程控制图17 一二三级发酵罐培养液转移过程图18 发酵环境控制操作
	收获离心	6.发酵罐加压将发酵液通过管道压入连续流离心机，发酵液进行离心。图19 发酵液进去连续流离心机分离
	粗制超滤	7.发酵罐上清液浓缩至指定体积后加入一定量Nacl溶液、NaOH溶液洗超滤膜。图20 发酵液粗制超滤过程
	粗制纯化	8. 去培养基：超滤浓缩液加入一定量的NaAC后用HAc调节至指定PH值，加入乙醇，离心去沉淀。 9. 沉淀多糖：继续加入一定量的NaAc，用HAc调节至指定PH值，加入乙醇，离心去上清。 10. 洗糖和收糖：分别用无水乙醇，丙酮，乙醚洗糖。收获的固体组糖，抽干后，在-30℃条件下保存。图21 发酵产物洗糖过程
	精制纯化	11.溶糖：用醋酸钠溶解粗糖。 12.酚提：粗糖溶液中加入一定体积酚提溶液，离心抽提蛋白。 13.超滤：酚提收货液超滤浓缩至指定体积后用注射用水继续超滤。溶液 14.去核酸：溶液中加入CaCl₂溶液后加入无水乙醇，离心去沉淀。 15.分别用无水乙醇、丙酮、乙醚洗糖。 16.收糖：真空干燥并收集固体精糖，-30℃条件下保存。图22 发酵产物精制纯化过程图 23 沉淀多糖过程图24 精制洗糖过程图25 真空干燥收糖过程
包装车间		1.半成品配制：磷酸生理盐水中加入苯酚溶液，配制成稀释液溶解精糖。精糖溶液除菌过滤至分装罐。 2.分装、轧盖、物检、贴签和包装图26 半成品配制过程图27 糖溶液除菌过滤图28 分装、贴签和包装过程