無血清培養(yǎng)基概述及應(yīng)用前景

楊鳳鐸 李 明 董春柳

（1.哈藥集團(tuán)生物工程有限公司 黑龍江 哈爾濱 150025；2.東北農(nóng)業(yè)大學(xué) 黑龍江 哈爾濱 150030）

無血清培養(yǎng)基（serum free medium，SFM）是繼天然培養(yǎng)基、有血清合成培養(yǎng)基之后研制的一類既能滿足細(xì)胞在體外較長時(shí)間生長繁殖又無需添加血清避免外源物質(zhì)污染的合成培養(yǎng)基，是目前及未來生物工程領(lǐng)域的一大趨勢。無血清培養(yǎng)基成分較明確，制備簡單，采用無血清培養(yǎng)技術(shù)可適當(dāng)降低生產(chǎn)成本，增加目的產(chǎn)物表達(dá)并其簡化分離純化步驟，避免外源病毒污染[1]。

1 無血清培養(yǎng)基的優(yōu)缺點(diǎn)[2]

1）優(yōu)點(diǎn)：（1）避免血清不同批次間的質(zhì)量差異，提高細(xì)胞培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的一致性；（2）避免血清對細(xì)胞的毒性作用和血清源性污染；（3）避免血清組分對實(shí)驗(yàn)研究的影響；（4）有利于體外培養(yǎng)細(xì)胞的分化；（5）可目的產(chǎn)物的表達(dá)量并使產(chǎn)品易于分離純化；（6）組分穩(wěn)定，可大量生產(chǎn)；（7）不含有絲分裂原抑制劑，可以促進(jìn)細(xì)胞增殖。

2）缺點(diǎn)：（1）細(xì)胞易受某些機(jī)械和化學(xué)因素的影響，培養(yǎng)基應(yīng)用不如傳統(tǒng)的合成培養(yǎng)基方便；（2）成本較高；（3）針對性很強(qiáng)，一種無血清培養(yǎng)基僅適合某一類細(xì)胞的培養(yǎng)；（4）不同細(xì)胞對培養(yǎng)及營養(yǎng)成分的需求不同。

2 無血清培養(yǎng)基的組成

無血清培養(yǎng)基由營養(yǎng)較完全的基礎(chǔ)培養(yǎng)基和補(bǔ)充因子而組成。

2.1 基礎(chǔ)培養(yǎng)基

1950年Morgan等在前人的研究基礎(chǔ)上研究出199培養(yǎng)基，是動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)基發(fā)展到一個(gè)嶄新的階段，即合成培養(yǎng)基階段[3]。在眾多的合成培養(yǎng)基中，MEM、DMEM、RPMI 1640、F12、 和 TC100的使用最為廣泛。在不同細(xì)胞培養(yǎng)時(shí)，根據(jù)細(xì)胞需求對成分已知的基礎(chǔ)培養(yǎng)基組分進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整即可使細(xì)胞更好地生長并提高目的產(chǎn)物的表達(dá)量。

2.2 主要添加因子

又稱補(bǔ)充因子，是代替血清的各種因子的總稱。多數(shù)無血清培養(yǎng)液必須補(bǔ)加3－8種因子。胰島素、亞硒酸鈉和轉(zhuǎn)鐵蛋等白是必須補(bǔ)充因子，其他多數(shù)為輔助作用的因子。按其功能不同，補(bǔ)充因子可分為四類：

（1）激素和生長因子。很多細(xì)胞用無血清培養(yǎng)時(shí)需要加入激素，如胰島素、生長激素、胰高糖素等。胰島素是重要的細(xì)胞存活因子，與細(xì)胞上的胰島素受體結(jié)合后可促進(jìn)RNA、蛋白質(zhì)和脂肪酸的合成，抑制細(xì)胞凋亡。此外，雌二醇、孕酮、氫化可的松等也是無血清培養(yǎng)基中常添加的補(bǔ)充因子。

（2）結(jié)合蛋白。轉(zhuǎn)鐵蛋白與細(xì)胞上的轉(zhuǎn)鐵蛋白受體結(jié)合是細(xì)胞獲取鐵元素的主要來源，白蛋白與脂類、激素、維生素、金屬離子和生長因子結(jié)合后可調(diào)節(jié)上述物質(zhì)在無血清培養(yǎng)基中活性的作用。

（3）貼壁因子。在無血清培養(yǎng)基中加入纖粘連蛋白、膠原、昆布氨酸和多聚賴氨酸等貼壁因子可縮短細(xì)胞貼壁之間，實(shí)現(xiàn)更好地培養(yǎng)。

（4）其他補(bǔ)充因子。一些細(xì)胞培養(yǎng)使用的無血清培養(yǎng)基還需補(bǔ)充微量元素、維生素、脂類等低分子量物質(zhì)。

3 無血清培養(yǎng)基的應(yīng)用

無血清培養(yǎng)技術(shù)是闡明細(xì)胞增殖，分化及基因表達(dá)調(diào)控等問題的有力工具。雖然無血清培養(yǎng)對細(xì)胞的影響還在進(jìn)一步的研究中，但為了方便目的產(chǎn)物的分離純化，大規(guī)模動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)中普遍采用無血清培養(yǎng)。在疫苗、單抗和各種生物活性蛋白等生物制品的應(yīng)用領(lǐng)域中，為降低生產(chǎn)成本并使細(xì)胞在培養(yǎng)環(huán)境中吸收更多營養(yǎng)、表達(dá)更多目的產(chǎn)物、維持高密度培養(yǎng)，優(yōu)化無血清培養(yǎng)基的成分顯得至關(guān)重要。應(yīng)用無血清培養(yǎng)基培養(yǎng)技術(shù)還可選擇性性地控制人成纖維細(xì)胞的過度生長。某些細(xì)胞在無血清培養(yǎng)條件下的細(xì)胞密度和抗體的產(chǎn)量甚至較有血清時(shí)高出數(shù)倍。除生產(chǎn)生物制品外，無血清培養(yǎng)基也被廣泛應(yīng)用于細(xì)胞生物學(xué)、藥理學(xué)、腫瘤學(xué)領(lǐng)域。另外，無血清培養(yǎng)基在干細(xì)胞和免疫細(xì)胞的研究及臨床治療中有廣泛的應(yīng)用前景。

［1］王曉南,王麗環(huán),高鵬.動(dòng)物細(xì)胞無血清培養(yǎng)基的優(yōu)勢、特點(diǎn)與實(shí)驗(yàn)研究[J].亞太傳統(tǒng)醫(yī)藥,2009(2).

［2］陳昭烈,肖成祖.動(dòng)物細(xì)胞無血清培養(yǎng)基及其應(yīng)用[J].生物工程進(jìn)展,1994(5).

［3］王祎.動(dòng)物無血清細(xì)胞培養(yǎng)基的研究現(xiàn)狀及進(jìn)展[J].科教文匯:下旬刊,2008(10).