《Current Opinion in Microbiology》：The Expanding Toolkit of Insect Cell Culture: A New Era in Biotechnology
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昆虫细胞培养技术通过baculovirus表达系统（BEVS）和CRISPR/Cas9基因编辑实现了重组蛋白生产效率与稳定性的突破，应用拓展至疫苗、生物制药及可持续农业领域，但仍面临细胞稳定性、病毒污染等技术挑战。
苏杰特·库马尔·阿里亚（Surjeet Kumar Arya）|辛西娅·L·古德曼（Cynthia L. Goodman）|苏巴·雷迪·帕利（Subba Reddy Palli）
美国肯塔基大学农业、食品与环境学院昆虫学系，肯塔基州列克星敦市40546
昆虫细胞培养已成为现代生物技术中的一个重要平台，其安全性、可扩展性以及能够进行复杂的翻译后修饰的能力使其备受重视。本综述重点介绍了该领域最新和最重要的进展。我们重点关注新型昆虫细胞系的开发与改造、表达系统的创新（尤其是杆状病毒表达载体系统（BEVS）以及基于CRISPR/Cas9的基因组编辑技术的变革性影响。此外，我们还探讨了提高重组蛋白生产效率的突破性进展，并讨论了病毒污染和表达不稳定等关键问题。总体而言，这些发展为昆虫细胞生物技术带来了重要进展，有望提升疫苗和生物制药生产的效率与可扩展性。这些创新不仅总结了当前的成果，还展示了从单纯记录细胞系发展到深入理解驱动这些进步的机制和工程原理的转变过程。
引言
昆虫细胞培养技术起源于在体外繁殖昆虫病毒的需求——这一目标直接促成了最早的连续复制昆虫细胞系的建立。病毒学与细胞培养之间的这一关键联系最初由两位在世界各地工作的先驱独立发现。武汉大学的尚音高教授（Professor Shang Yin Gao）及其同事率先从家蚕（Bombyx mori）组织中建立了连续的昆虫细胞系，并证明了它们对杆状病毒感染的敏感性，相关成果发表于1958至1959年间1, 2**, 3。大约在同一时期，T.D.C. 格雷斯（T.D.C. Grace）在澳大利亚从桉树天蚕（Antheraea eucalypti）中建立了连续细胞系4*, 5。这些独立的开创性工作为后来发展成熟且多用途的昆虫与病毒研究技术奠定了基础。
昆虫细胞培养技术如今兼具类似微生物的可扩展性和成本效益，同时具备哺乳动物细胞的高等蛋白质加工能力。早期昆虫细胞培养的主要目标是体外复制病毒系统并通过受控的细胞模型来研究昆虫生理学。Gaw和Grace的开创性工作不仅建立了首个连续细胞系，还重新定义了昆虫生物学的实验方法——从描述性昆虫学转向基于细胞的机制研究。这一历史性转变标志着昆虫生物技术的开端，为当今分子工具、基因工程和多组学技术的整合奠定了基础。
杆状病毒表达载体系统（BEVS）已成为生产重组蛋白的核心技术，能够合成多种复杂产品，包括用于疫苗的病毒抗原、工业应用的酶以及用于作物保护的病毒杀虫剂6, 7, 8。这些细胞系的应用范围不断扩展到研究和害虫管理等多个领域9, 10。
近年来，由于基因工程、生物工艺的发展以及对昆虫细胞生物学更深入的理解，昆虫细胞生物技术领域迎来了创新热潮。这些进步不仅改进了现有技术，还为研究和应用开辟了全新的途径。本综述将探讨昆虫细胞培养和生物技术领域的最新进展，重点介绍这些创新如何扩展科学家和工程师可使用的工具箱。我们将介绍细胞系开发、表达系统优化、基因组编辑和生物工艺工程的最新进展，并讨论这些成果如何转化为对人类健康等具有重大影响的实际应用。
历史基础
历史上，新型昆虫细胞系的开发主要是为了在体外研究昆虫生理学和病原体。近年来，人们重新关注从以前未被研究或具有农业价值的物种中创建细胞系。虽然本综述重点介绍了一些典型案例，但这些案例仅反映了全球范围内正在进行的广泛努力的一小部分。
重要细胞系及其下一代衍生品
例如，为应对毁灭性的柑橘黄龙病，...
利用分子方法开发昆虫细胞系的最新进展
过去十年中，最先进的遗传学方法、组学技术和定向永生化策略的整合极大地推动了昆虫细胞系的生成。这些创新使得能够创建具有特定谱系特征、可进行基因组编辑且生理特性准确的模型，从而解决了传统细胞系统无法解决的问题。
在黑腹果蝇（Drosophila melanogaster）中，Simcox（2012年）首次展示了使用GAL4/UAS系统实现理性永生化...
昆虫细胞系衍生中的挑战与新兴机遇
传统上，建立新的昆虫细胞系是一个劳动密集型过程，依赖于自然发生的永生化现象和经验性的培养基优化，常常导致结果不稳定。然而，最近的进展使得这一过程更快、更可重复且更具方向性。条件性永生化系统（如GAL4/UAS驱动的RasV12激活[33]和基于CRISPR的基因组编辑技术）现在可以选择性调控细胞增殖和分化基因，从而消除了...
昆虫表达系统的进步——BEVS优化与糖工程
杆状病毒表达载体系统（BEVS）仍是昆虫细胞中生产重组蛋白的最通用和可扩展的平台之一。过去十年间，该技术已从经典的Sf9和高五系统（High Five system）发展成为高度可调且精确可控的表达平台。现代发展主要集中在载体优化、宿主细胞工程和工艺强化方面，扩展了BEVS的应用范围，从基础病毒学到生物制药...CRISPR/Cas9技术在昆虫细胞工程中的革命性影响
CRISPR/Cas9技术的出现彻底改变了昆虫细胞工程，提供了一种精确、高效且可编程的基因组编辑方法。通过诱导目标双链DNA断裂，随后通过非同源末端连接（NHEJ）或同源定向修复（HDR）进行修复，CRISPR/Cas9能够实现功能丧失突变和位点特异性基因插入，超越了早期基于转座子或RNAi的方法的局限性。克服昆虫细胞工程中的关键挑战
尽管取得了显著成功，昆虫细胞平台仍面临细胞稳定性、病毒安全性和生产一致性等关键问题。近期研究致力于提高宿主细胞的稳定性、增强生产力，并确保符合监管要求，以使昆虫细胞系统更适用于工业生物制造。在现代生物技术中的应用
上述技术创新使昆虫细胞成为现代生物技术的核心（图1）。它们的多功能性现已应用于疫苗生产、治疗性蛋白表达、可持续农业、诊断开发，以及最近的细胞农业等领域。未来展望与结论
昆虫细胞生物技术正迅速向更具生理相关性和预测性的方向发展。三维（3D）和球形细胞培养技术成为近体内研究的有希望的工具。例如，来自H. zea中肠的RP-HzGUT-AW1细胞系能够形成稳定的球形结构，适用于功能性和毒理学分析，展示了昆虫中肠模型向类器官系统发展的潜力87, 88。同时，BEVS中的代谢工程和宿主/载体工程也在不断进步...
利益冲突声明
作者声明没有可能影响本文研究结果的财务利益或个人关系。
