細胞培養(yǎng)基大盤點

培養(yǎng)基主要有：天然細胞培養(yǎng)基、合成細胞培養(yǎng)基和無血清細胞培養(yǎng)基等。

天然細胞培養(yǎng)基是人們早期采用的細胞培養(yǎng)基，直接取自于動物組織提取液或體液，如血漿凝塊、血清、淋巴液、胚胎浸出液等。營養(yǎng)價值高，但成分復雜，差異大、不穩(wěn)定，來源也受限制。水解乳蛋白和膠原是兩種較好的天然培養(yǎng)基，富含氨基酸。血清是天然培養(yǎng)基中有效的培養(yǎng)添加物，但其組成成分復雜，其中一些成分與功能不明確。血清的來源有胎牛血清、小?；虺膳Ｑ濉ⅠR血清、雞血清、羊血清及人血清，廣泛應用的為胎牛血清和小牛血清。

合成細胞培養(yǎng)基是用化學成分明確的試劑配制的培養(yǎng)基，組分穩(wěn)定，主要包括糖類、必需氨基酸、維生素、無機鹽類等。1950年，Morgan成功研制出具有確定化學成分的細胞培養(yǎng)液，即M199培養(yǎng)基，可用于培養(yǎng)多種種屬來源的細胞。1951年，Harry Eagle研發(fā)了動物細胞體外生長的人工合成培養(yǎng)基，即Eagle's minimum essential medium基(MEM培養(yǎng)基)，是目前使用廣泛的合成細胞培養(yǎng)基之一。合成細胞培養(yǎng)基發(fā)展至今已有幾十種，除了沿用半個世紀的基礎(chǔ)合成細胞培養(yǎng)基之外，近年來還出現(xiàn)了營養(yǎng)成分更加豐富的低血清細胞培養(yǎng)基。

在細胞培養(yǎng)中，需要根據(jù)細胞種類和培養(yǎng)條件的不同選擇合適的合成細胞培養(yǎng)基。目前，在動物細胞培養(yǎng)中常用的基礎(chǔ)細胞培養(yǎng)基有BME、MEM、DMEM、RPMI-1640、Ham F12、M199 等。由于天然培養(yǎng)基的一些營養(yǎng)成分不能被合成細胞培養(yǎng)基*代替，因此一般需在合成細胞培養(yǎng)基中添加5％～10％的胎牛血清。胎牛血清的加入對細胞培養(yǎng)非常有效，但胎牛血清的成分復雜，這對培養(yǎng)產(chǎn)物的分離、純化和檢測會帶來一定的不便，為減少胎牛血清的影響，開發(fā)了營養(yǎng)成分更加豐富的低血清細胞培養(yǎng)基，可以將胎牛血清的使用量降低到1～3％。

無血清細胞培養(yǎng)基（serum free medium， SFM）是指在使用中無需添加血清的細胞培養(yǎng)基，且其組成成分不含有任何動物組分。按照其組分分類，還可以分為無動物組分無血清細胞培養(yǎng)基和化學限定無血清細胞培養(yǎng)基，前者組分中可能含有某些植物來源成分，而后者*由化學成分明確的組分組成。

其中，無動物組分無血清細胞培養(yǎng)基是目前在生物制藥行業(yè)中應用廣泛的，它提高了細胞培養(yǎng)的質(zhì)量，避免了使用血清帶來的麻煩。目前，已有多種無血清培養(yǎng)基上市，如雜交瘤細胞無血清培養(yǎng)基、CHO細胞無血清培養(yǎng)基、Vero細胞無血清培養(yǎng)基和NS0 細胞無血清培養(yǎng)基等。無血清培養(yǎng)基通常添加生長附加成分，如激素與生長因子、低分子營養(yǎng)成分和轉(zhuǎn)鐵蛋白等促細胞生長的附加成分，一般包括胰島素、孕酮、sodium selenate、腐胺、轉(zhuǎn)鐵蛋白等。

血清：用于細胞培養(yǎng)的血清主要是牛血清，培養(yǎng)某些特殊細胞也用人血清、馬血清等。選擇用牛血清培養(yǎng)細胞的原因主要是來源充足、制備技術(shù)成熟、經(jīng)過長期的實際應用人們對其有比較深入的理解。

牛血清可分為胎牛血清、新牛血清、小牛血清。胎牛血清應取自剖腹產(chǎn)的胎牛。新牛血清取自出生24小時之內(nèi)的新生牛。小牛血清取自出生10～30 天的小牛。其中，胎牛血清品質(zhì)好是因為胎牛還未接觸外界，血清中所含的抗體、補體等對細胞有害的成分最少。牛血清對絕大多數(shù)哺乳動物細胞都是適合的，但并不排除在培養(yǎng)某種細胞時使用其他動物血清更合適。牛血清中含有豐富的細胞生長必須的營養(yǎng)成份，具有極為重要的功能。

血清的主要作用：1) 提供基本營養(yǎng)物質(zhì)：氨基酸、維生素、無機物、脂類物質(zhì)、核酸衍生物等，是細胞生長必須的物質(zhì)。2) 提供激素和各種生長因子：胰島素、腎上腺皮質(zhì)激素（Cortisol、地塞米松）、類固醇激素（雌二醇、睪酮、孕酮）等。生長因子如成纖維細胞生長因子、表皮生長因子、血小板生長因子等。3) 提供結(jié)合蛋白：結(jié)合蛋白作用是攜帶重要的低分子量物質(zhì)，如白蛋白攜帶維生素、脂肪、以及激素等，轉(zhuǎn)鐵蛋白攜帶鐵。結(jié)合蛋白在細胞代謝過程中起重要作用。4) 提供促接觸和伸展因子使細胞貼壁免受機械損傷，對培養(yǎng)中的細胞起到某些保護作用。

血清的優(yōu)點和缺點：血清是非常復雜的混合物，成分多樣，含有各種生理平衡的分子量差別很大的生物分子，有的對細胞生長有促進作用，如含有攜帶激素、礦物質(zhì)、微量元素和脂類物質(zhì)的轉(zhuǎn)運蛋白等。血清能夠提供細胞貼壁因子和擴散因子。血清中含有起穩(wěn)定作用和解毒的因子，能夠維持培養(yǎng)基的pH 值并抑制蛋白酶直接或間接的酶解。

但是，血清的加入也帶來了很多問題：1) 血清的成份可能有幾百種之多，目前對其準確的成份、含量及其作用機制仍不清楚，尤其是對其中一些多肽類生長因子、激素和脂類等尚未充分認識，這給研究工作帶來許多困難。2) 血清都是批量生產(chǎn)，各批量之間差異很大，而且血清保存期至多一年，因此，要保證每批血清的相似性極為困難，從而使實驗的標準化和連續(xù)性受到限制。3) 不能排除血清中含有易變物質(zhì)。4) 對大多數(shù)細胞，在體內(nèi)狀態(tài)，血清不是它們接觸的生理學液體，只是在損傷愈合以及血液凝固過程中才接觸血清，因此使用血清有可能改變某種細胞在體內(nèi)的正常狀態(tài)，血清可能促進某些細胞的生長（成纖維細胞）同時抑制另一類細胞生長（表皮細胞）。5) 血清含一些對細胞產(chǎn)生毒性的物質(zhì)，如多胺氧化酶，能與來自高度繁殖細胞的多胺反應（如精胺、亞精胺）形成有細胞毒性作用的聚精胺。補體、抗體、細菌毒素等都會影響細胞生長，甚至造成細胞死亡。6) 取材中可能帶入支原體、病毒，對細胞產(chǎn)生潛在影響。7) 血清的使用使得實驗和生產(chǎn)的標準化困難，其中的蛋白質(zhì)使得某些轉(zhuǎn)基因蛋白生物藥品生產(chǎn)中分離純化工作很難完成。8) 大規(guī)模生產(chǎn)中，血清來源越來越困難，價格昂貴，是構(gòu)成生產(chǎn)成本的主要部分之一。9) 為了使與傳染源相關(guān)的風險減少到minimum，存在多個國家間限制進出口生物材料的國際法規(guī)。