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出版者:化学工业出版社

作者:贺小贤 编

出品人:

页数:283

译者:

出版时间:2003-1

价格:28.00元

装帧:简裝本

isbn号码:9787502533205

丛书系列:

图书标签:

• 生物化工
• 生物工程
• 生物技术
• 工业微生物
• 发酵工程
• 生物反应器
• 下游分离
• 蛋白质工程
• 基因工程
• 生物制药

基因工程与细胞培养：现代生物制药的基石 作者： [此处可填写一位知名科学家或行业专家的名字] 出版社： [此处可填写一家权威科学出版社的名称] ISBN： [此处可填写一个虚拟的ISBN号] --- 内容简介 本书深入探讨了现代生物技术领域中最为核心的两大支柱——基因工程技术和细胞培养工艺。它并非传统意义上对基础生物学原理的罗列，而是聚焦于如何将这些原理转化为可操作、可放大、并最终实现产业化的工程技术。本书旨在为生命科学、生物制药、生物医学工程领域的学生、研究人员及行业专业人士，提供一个从分子设计到大规模生产的完整技术路线图。 第一部分：基因功能重塑与分子工具箱 本部分着重介绍基因工程技术如何实现对生物体遗传物质的精确操控与重组，这是开发所有重组蛋白药物、疫苗及基因治疗产品的先决条件。 第一章：基因克隆与分子操作的艺术 本章详细阐述了现代分子生物学实验室中，实现DNA片段获取、修饰与连接的关键技术。内容包括：限制性内切酶和连接酶的生化特性及应用策略；聚合酶链式反应（PCR）及其衍生技术（如定量PCR、反转录PCR）在基因表达分析和模板制备中的精细调控。着重讨论了如何设计高效的引物和探针，以确保目标序列的特异性扩增。 第二章：载体系统设计与优化 高效的基因表达依赖于精心设计的载体系统。本章系统梳理了原核（质粒、噬菌体）和真核（病毒载体如腺相关病毒AAV、慢病毒LV、腺病毒AdV，以及非病毒载体）表达系统的结构组成、功能元件（启动子、增强子、终止子）的选择标准，以及如何通过序列优化（如密码子偏好性优化、miRNA靶向位点去除）来最大化目标蛋白的表达水平和稳定性。特别关注了高效筛选标记基因（如抗生素抗性、荧光蛋白）在载体构建中的应用。 第三章：基因编辑技术的前沿进展 基因编辑是当前生物技术研究的焦点。本章详细剖析了CRISPR-Cas9系统的作用机制，包括sgRNA的设计原则、脱靶效应的评估与抑制策略。同时，本书也涵盖了其他基因编辑工具，如碱基编辑器（Base Editors）和先导编辑器（Prime Editors），讨论它们在提高编辑精确度和拓宽应用范围方面的优势与局限。内容涉及如何将这些编辑系统安全有效地递送到目标细胞中。 第四章：蛋白质表达、纯化与结构解析 成功表达只是第一步，获得高纯度、具有生物活性的目标蛋白是工程化的关键挑战。本章详细介绍了在不同宿主系统（大肠杆菌、酵母、昆虫细胞、哺乳动物细胞）中优化融合标签（如GST、His-tag、Fc片段）的选择和去除策略。纯化部分深入讲解了亲和层析、离子交换层析和疏水作用层析等多种层析技术联用的策略，并探讨了超滤/渗滤技术在缓冲液置换和浓缩过程中的应用，以及利用圆二色谱（CD）、质谱（MS）和X射线晶体学对蛋白质高级结构进行表征的方法。 第二部分：细胞培养工艺与大规模生产 本部分将焦点从分子层面转移到细胞层面，详细阐述了如何设计、控制和放大细胞系统以实现生物制品的工业化生产。 第五章：细胞系的建立与特性鉴定 高品质的细胞系是生物制药的“种子”。本章详细介绍了用于单克隆抗体、重组蛋白和病毒生产的常用宿主细胞系（如CHO、HEK293、NS0）。内容涵盖了稳定细胞株的筛选流程，包括基于代谢优势和基因扩增的策略，以及单细胞克隆技术（如有限稀释法、流式细胞术分选）在确保细胞系均一性方面的重要性。特性鉴定部分强调了细胞株的遗传稳定性、表达潜力和潜在的病毒污染检测方法。 第六章：基础培养基的营养学与配方设计 培养基是细胞生长的“食物”。本章超越了基础的DMEM或RPMI配方，深入探讨了细胞代谢需求与培养基组分的精细调控。内容包括氨基酸、维生素、微量元素、生长因子和脂质补充剂对细胞增殖和目标产物合成的影响机制。本书重点讨论了无血清、化学成分明确培养基（Chemically Defined Media, CDM）的设计原则，及其在降低批次间差异和简化下游纯化方面的工业优势。 第七章：生物反应器的设计与过程控制 生物反应器是将实验室规模培养放大到工业化生产的核心设备。本章全面介绍了搅拌罐式反应器（Stirred Tank Reactors, STRs）的流体力学特性、传质与传热效率的评估方法。详细阐述了高密度细胞培养的关键技术，如补料分批发（Fed-Batch）和连续灌流（Perfusion）培养模式的优缺点及适用性。过程分析技术（PAT）的应用，如在线pH、溶解氧、葡萄糖、谷氨酰胺和乳酸的实时监测与反馈控制，被作为确保过程稳定性的关键技术进行讲解。 第八章：培养过程的优化与放大策略 从摇瓶到百升甚至千升反应釜的放大过程充满了挑战。本章专注于过程参数的量化和优化。内容包括：剪切力对不同细胞系的影响评估；氧气传递速率（OTR）和比耗氧速率（OUR）的计算与匹配；以及关键性能指标（KPIs）如细胞比生长速率、产率和培养终点判断的工业标准。本书还探讨了设计空间（Design Space）的概念在优化过程控制策略中的应用，以确保产品质量的稳健性。 --- 本书特色 本书最大的特点在于其强大的工程化视角。它不仅解释了“是什么”（What），更侧重于“如何做”（How）和“如何优化”（How to Optimize）。文中穿插了大量真实工业案例的分析，用以论证理论参数在实际生产中可能遇到的工程学难题，并提供基于数据驱动的解决方案，使读者能够快速掌握从基础研究到中试放大的完整技术链条。

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我通常对教材的“案例分析”部分持怀疑态度，总觉得它们是为了凑字数而编造的，缺乏真实感。但这本书里的案例却完全不同，它们仿佛是从真实的工业事故报告或成功的上市案例中提炼出来的精华。例如，关于一次大规模细胞培养中因灭菌不彻底导致的污染事件的分析，作者不仅描述了污染的发生过程，更深入地剖析了为何标准SOP（标准操作程序）在该特定设备组合下会失效，以及后续如何通过调整CIP/SIP（清洗/在线灭菌）的参数组合来彻底杜绝类似问题。这种深入到设备细节和操作层面的剖析，对于那些日常与生物反应器打交道的人来说，简直是无价之宝。它让你明白，工艺的成功往往取决于那些在教科书上找不到，却在实际操作中决定成败的“临界点”和“经验值”。这本书真正做到了，把那些隐藏在工业壁垒后的“硬核知识”清晰地呈现了出来。

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我最近在研究微生物代谢产物的回收效率，市面上很多教材要么是泛泛而谈，要么就是聚焦在某一个特定领域，比如下游纯化或者上游发酵控制，想要找到一个能全面梳理整个技术链条的综合性著作非常困难。然而，这本书的章节安排逻辑性极强，它似乎遵循了一个微生物从被“驯化”到最终产品诞生的完整生命周期。从起始菌种的构建与优化，到发酵罐内的环境控制参数（pH、溶解氧、剪切力）如何影响细胞的生理状态，再到后续复杂的离心、过滤、层析分离步骤，每一个环节的衔接都处理得极其平滑自然。特别是关于膜分离技术的应用那几章，它没有停留在理论介绍，而是细致地分析了不同截留分子量膜在特定蛋白质纯化中的优劣势，甚至提到了膜污染的实时监测方法，这对于正在设计中试流程的我来说，简直是雪中送炭，让我对如何构建一个高效、低成本的回收系统有了更清晰的蓝图。

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这本书的封面设计简直太吸引人了，那种深沉的墨绿色配上烫金的字体，透着一股老派的学术气息，让人一拿到手里就感觉自己仿佛进入了某个顶尖实验室的氛围。我原本对“工艺”这个词有点望而生畏，总觉得那是纯粹的工程学，枯燥又复杂，但这本书的排版却非常人性化。它没有堆砌那些让人眼花缭乱的公式，而是大量使用了清晰的手绘流程图和彩色的生物反应器模型图，即便是像我这种对化学和工程学接触不多的读者，也能大致把握住一个生物过程是如何从理论走向实际生产的。尤其值得称赞的是它对“放大效应”的讨论，作者没有简单地罗列问题，而是通过几个经典案例的对比，生动地展示了实验室规模和工业规模之间的巨大鸿沟，那种从兴奋到受挫再到最终克服困难的叙事节奏，读起来比小说还引人入胜。书里甚至还穿插了一些早年间先驱们在生物分离纯化方面遇到的趣闻轶事，让原本严肃的章节变得鲜活起来，感觉作者是在用心跟你对话，而不是冷冰冰地灌输知识。

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读这本书的时候，我最大的感受是它对“风险管理”的重视程度，这在很多纯理论著作中是很少被强调的。作者似乎深知，生物技术产业的特点之一就是高投入、高风险，一旦工艺失控，损失将是巨大的。书中有一块专门阐述了“批次间差异性”的分析方法，详尽地介绍了如何利用统计学工具（比如多元方差分析）来识别并消除导致产品质量波动的潜在因素。例如，它详细分析了不同供应商的培养基原料批次对最终产物得率的影响，并提供了一套建立供应商质量评估矩阵的实用方法。这种实战导向的内容让我觉得，这本书不仅仅是教科书，更像是一本资深的工艺工程师的“经验手册”。它教导的不仅仅是“如何做”，更是“如何确保你做的每一步都是可靠和可重复的”，这对于任何打算将研究成果转化为商业产品的科研人员来说，价值无可估量。

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这本书的深度和广度实在令人惊叹，它成功地搭建了一座连接基础科学与工程实践的桥梁。我特别欣赏作者在探讨酶工程和基因工程在工业应用时所采取的辩证视角。一方面，作者对最新的CRISPR技术和定向进化策略持肯定态度，展示了如何通过分子生物学手段精准地“编程”微生物；另一方面，它又非常审慎地探讨了这些强大工具在实际大规模反应器中可能面临的生物安全性、遗传稳定性以及成本效益问题。这种不偏不倚、追求全景式了解的态度，使得我们这些读者不会盲目追逐“时髦”技术。比如，在讨论重组蛋白表达时，作者不仅介绍了高效的表达载体，还用相当篇幅对比了原核系统和真核系统在蛋白质折叠、糖基化修饰方面的差异，以及这些差异对最终生物活性产生的天壤之别的影响。这提供了一种非常成熟的视角：技术是为人服务的，选择哪种技术，最终取决于工艺的实际需求。

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