無血清培養基概述及應用前景

楊鳳鐸 李 明 董春柳

（1.哈藥集團生物工程有限公司 黑龍江 哈爾濱 150025；2.東北農業大學 黑龍江 哈爾濱 150030）

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

1 無血清培養基的優缺點[2]

1）優點：（1）避免血清不同批次間的質量差異，提高細胞培養實驗結果的一致性；（2）避免血清對細胞的毒性作用和血清源性污染；（3）避免血清組分對實驗研究的影響；（4）有利于體外培養細胞的分化；（5）可目的產物的表達量并使產品易于分離純化；（6）組分穩定，可大量生產；（7）不含有絲分裂原抑制劑，可以促進細胞增殖。

2）缺點：（1）細胞易受某些機械和化學因素的影響，培養基應用不如傳統的合成培養基方便；（2）成本較高；（3）針對性很強，一種無血清培養基僅適合某一類細胞的培養；（4）不同細胞對培養及營養成分的需求不同。

2 無血清培養基的組成

無血清培養基由營養較完全的基礎培養基和補充因子而組成。

2.1 基礎培養基

1950年Morgan等在前人的研究基礎上研究出199培養基，是動物細胞培養基發展到一個嶄新的階段，即合成培養基階段[3]。在眾多的合成培養基中，MEM、DMEM、RPMI 1640、F12、 和 TC100的使用最為廣泛。在不同細胞培養時，根據細胞需求對成分已知的基礎培養基組分進行適當調整即可使細胞更好地生長并提高目的產物的表達量。

2.2 主要添加因子

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

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

（2）結合蛋白。轉鐵蛋白與細胞上的轉鐵蛋白受體結合是細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合后可調節上述物質在無血清培養基中活性的作用。

（3）貼壁因子。在無血清培養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胞貼壁之間，實現更好地培養。

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

3 無血清培養基的應用

無血清培養技術是闡明細胞增殖，分化及基因表達調控等問題的有力工具。雖然無血清培養對細胞的影響還在進一步的研究中，但為了方便目的產物的分離純化，大規模動物細胞培養中普遍采用無血清培養。在疫苗、單抗和各種生物活性蛋白等生物制品的應用領域中，為降低生產成本并使細胞在培養環境中吸收更多營養、表達更多目的產物、維持高密度培養，優化無血清培養基的成分顯得至關重要。應用無血清培養基培養技術還可選擇性性地控制人成纖維細胞的過度生長。某些細胞在無血清培養條件下的細胞密度和抗體的產量甚至較有血清時高出數倍。除生產生物制品外，無血清培養基也被廣泛應用于細胞生物學、藥理學、腫瘤學領域。另外，無血清培養基在干細胞和免疫細胞的研究及臨床治療中有廣泛的應用前景。

［1］王曉南,王麗環,高鵬.動物細胞無血清培養基的優勢、特點與實驗研究[J].亞太傳統醫藥,2009(2).

［2］陳昭烈,肖成祖.動物細胞無血清培養基及其應用[J].生物工程進展,1994(5).

［3］王祎.動物無血清細胞培養基的研究現狀及進展[J].科教文匯:下旬刊,2008(10).