什么是“真正的无血清”间充质干细胞培养基

无血清培养基的组成和作用介绍在细胞培养中大多数动物细胞体外培养时都需要加入血清提供营养，但由于血清存在很多潜在风险，促使科学家们进行无血清驯化细胞的研究。

所以，在1976 年Hayashi 等人提出了无血清培养基的概念，此后，大量生物医药学家开始对无血清培养基进行研制。

80 年代后，无血清培养基的研究与制备广泛发展，到 90 年代已有一些商业化无血清培养基。

与传统的培养基相比较，无血清培养基是不含动物血清，但仍可以维持细胞在体外较长时间生长、增殖的一种培养基。

无血清培养基由于其组成成分相对清楚，制备过程简单，在现代生物技术学领域得到广泛应用。

无血清培养基的组成和作用1.葡萄糖动物细胞培养基中添加的糖主要是葡萄糖，添加量通常在5-25mM之间。

葡萄糖的主要代谢途径是通过糖酵解代谢成丙酮酸，进而降解成乳酸。

这最终会导致乳酸在培养基中积累。

代谢流研究分析发现，只有一小部分（约20-30%）的葡萄糖流向其它途径包括三羧酸循环和戊糖磷酸旁路。

除了葡萄糖，研究发现，动物细胞也能利用谷氨酰胺作为主要的能量物质。

谷氨酰胺的添加量常常高于其它氨基酸（2-4mM），也是很多细胞系生长需要的物质。

在大多数情况下，谷氨酰胺和葡萄糖会分别被快速利用，在耗尽之前，会引起细胞生长抑制。

2.氨基酸细胞不同，所需的特定营养也不同，同理，它们所需的必需氨基酸（动物体内不能自身合成）也是不同的。

一些非必需氨基酸通常也会加入到培养基中，这是因为有些细胞系自身不能产生相应的氨基酸，从而会限制细胞生长。

培养基中氨基酸限制会降低细胞生长速率和/或最高细胞密度。

其它非必需氨基酸细胞可以产生，但是不足以维持优生长。

一些氨基酸如谷氨酰胺在培养基中不稳定，因此需要单独加入以维持其在一个合适的浓度水平。

支链氨基酸被很多细胞包括MDCK细胞、人成纤维细胞、小鼠骨髓瘤细胞和BHK 细胞等消耗得特别快。

研究发现，当杂交瘤细胞利用谷氨酰胺利用率很低的时候，支链氨基酸被氧化的更多。

为何会想当然地认为干细胞的无血清培养基更安全？*题目中的干细胞专指间充质干细胞*不知何时起，干细胞行业内开始流行这么一个观点：无血清培养基比含血清培养基更安全。

随便咨询一个业内人员、专家或非专业人士，都张口回答是用无血清培养基来培养的干细胞，好像无血清培养基比含血清培养更高级更安全。

要科学地审视这个观点，就需要清楚两个问题：一是“什么是无血清培养基”，二是“培养基的安全性涵盖哪些内容”。

额外赠送两个问题，即①血小板（裂解物）和血清的优略势、②大力推广无血清培养基的后续社会影响如何。

问题一：什么是无血清培养基？答案很简单，即不含血清的培养基。

也有一观点认为血清含量低于2%即可认为不含血清。

那么，什么是血清？为何对血清心怀如此的不满？血清就是血液或血浆经过凝血处理（血小板激活）后上清液，因为有血小板激活释放多种生长因子的过程，所以血清中多种生长因子的含量超过血浆。

正因为血清中富含多种生长因子，所以一直以来用血清来培养细胞，而不是直接用血浆来培养细胞。

简而言之，血清来源于血浆（或血液），血浆（或血液）经过凝血处理（血小板激活）得到血清，除了血小板激活这个过程所带来的生长因子的浓度变化，血浆和血清的其他组份没有明显的差异（相对培养细胞而言）。

目前所有的间充质干细胞（MSC）培养基由两部分组成，基础培养基+补充液。

补充液弥补了基础培养基无法促进MSC贴壁和增殖的缺点。

无血清培养基和含血清培养基的区别，就是在于补充液里面是否含血清。

补充液中，如果不含血清（血清中含生长因子），那么MSC是不可能生长增殖的，所以，补充液中就必须含有生长因子。

如果只是添加生长因子（不添加血清或者血小板裂解物），那么MSC也是很难贴壁和生长增殖。

想一想，由各种各样的细胞构成的人体，需要血液（血浆里面的营养）来维持生命；细胞也不例外，也需要血浆里面的营养。

所以，如果不含血清，那就必须用血清替代物，目前常见的血清替代物就是血小板（裂解物），因为血小板激活后释放多种生长因子，同样也能促进MSC的生长增殖。

科技视界SCIENCE & TECHNOLOGY VISION0 引言与传统的培养基相比，无血清培养基不含动物血清或其他生物提取物，能支持细胞在体外长时间生长和繁殖，是继天然培养基和合成培养基之后的第三类培养基。

目前商业化的无血清细胞培养基有明显的特征区别，通常可分为4种类型：无血清培养基（Serum -free medium ，SFM ）、 无动物源培养基（Animal -component -free medium ，ACFM ）、无蛋白培养基（Protein -free medium ，PFM ）、化学成分限定培养基（Chemically defined medium ，CDM ）。

无血清培养基中没有添加血清，但会添加一些额外的成分来维持细胞的生长，因此，无血清培养基通常是由基础培养基和合适比例的激素、生长因子、贴壁因子和结合蛋白等添加因子组成。

在过去的几十年里，血清已经被各种成分所取代，如重组表皮生长因子（Epidermal growthfactor ，EGF ）、胰岛素、转铁蛋白、皮质醇，最常见的是牛垂体提取物（Bovine pituitary extract ，BPE ）用于培养贴壁角质形成细胞。

在基础培养基中添加血清的主要目的是提供促细胞生长成分，作为营养物质、激素、生长因子以及蛋白酶抑制剂，同时血清能够使细胞贴壁以及平铺在细胞瓶中，提供特殊的保护机制来避免细胞的机械损伤和剪切力，还可以抑制有毒部分对细胞的冲击，提高培养基的缓冲能力[1-3]。

血清中含有可以转运脂类、脂肪酸、激素和微量元素（尤其是铁元素）的白蛋白和转铁蛋白。

但是随着欧洲许多国家爆发疯牛病（Bovine spongiform encephalopathy ，BSE ），血清的应用受到越来越多的质疑。

由于批量使用的动物血清来源于自然生物体（主要是新生牛），它本身携带和采集、加工过程有污染外源微生物和致病因子的可能，因此，使用新生牛血清存在作者简介：张凯茵，南京财经大学本科生，主要研究方向为粮油副产品生物转化技术。

细胞培养，血清VS无血清！细胞在体外能够成功生长，培养基的选择及培养方法的优化十分关键。

细胞在单纯的培养基中不能存活，各种类型的细胞培养中必须提供某些生长因子、黏附和伸展因子、微量元素等营养物质。

传统培养基中一般会添加动物血清如牛血清等。

胎牛血清应取自剖腹产的胎牛；新牛血清取自出生24小时之内的新生牛；小牛血清取自出生10－30天的小牛。

其中胎牛血清是品质最高的，因为胎牛还未接触外界，血清中所含的抗体、补体等对细胞有害的成分最少。

血清培养的优势与局限采用天然来源的血清作为细胞培养添加物，优势在于提供丰富全面的细胞生长必需的营养，并且提供结合蛋白，能识别维生素、脂类、金属和其他激素等，调节其活性。

结合蛋白还能与有毒金属和热原质结合，起到解毒作用。

血清还是细胞贴壁、铺展在塑料培养基质上所需因子来源。

但血清的使用也存在一定局限性。

(1)血清可能含有细胞生长抑制因子和毒性因子，存在潜在毒性；(2)血清的获取成本高，价格较为昂贵；(3)血清由于成分不完全明确，给细胞培养的标准化带来困难，同时也给细胞表达目的产物纯化等下游操作带来困难。

无血清培养优势由于常规血清培养基存在上述问题，近年来无血清培养基越来越受到重视，其开发和应用渐成趋势。

无血清培养基不含动物血清或其他生物提取液，仍可使细胞在体外较长时间生长、增殖或维持。

无血清培养基可以针对特定的细胞类型配制专用的培养基，如爱必信生物研发推出的人间充质干细胞培养基，可以帮助精确地控制细胞的增殖和分化过程等。

无血清培养基尤其应用于哺乳动物细胞的大规模工业培养。

同时，它也是研究细胞生长、增殖、分化及基因表达调控的有力工具。

无血清培养基具有以下优点：(1)其组成明确，可避免血清不同批次带来的质量变动，提高可重复性。

(2)避免血清对细胞的毒性作用和血清源性污染风险。

(3)避免血清不明组分对实验研究的影响。

(4)有利于体外培养细胞的分化。

(5)可提高细胞产物的表达水平并易于纯化。

12-725F Serum Free Media(SFM)介绍Lonza华雅思创生物培养动物细胞，无论是为了增殖病毒，还是为了获得相关的生物制品，都力求使细胞大规模、高密度生长，并在高密度下维持高的细胞活性，简化下游纯化工艺，提高生物制品的安全性和产率，降低产品的成本，提高市场竞争力。

但是常规细胞培养基的组分——血清的存在严重制约了动物细胞的规模培养，使用户不得不每次都要费心挑选出不同批次的血清中质量最好的一批，并为此而投入大笔的成本资金。

如果您也为此而头痛，为什么不尝试一下无血清培养基呢？无血清培养基（Serum Free Medium, SFM）是全部用已知成分组配的不加血清的合成培养基，通常在含有细胞所需营养和贴壁因子的基础培养基中加入适宜的促细胞生长因子，保证细胞良好生长，是最适合于制药生产的培养基。

它在提高细胞培养质量的同时，还有以下诸多优点：●无血清培养基（Serum Free Medium, SFM）批次一致性高，可以省去对培养基进行预筛选的工作。

●无血清培养基（Serum Free Medium, SFM）成本降低，价格波动不大。

如果用血清，那么很容易受到周围环境的影响（如天气干旱时，血清产量降低），而使血清价格有所调整。

●无血清培养基（Serum Free Medium, SFM）不含有丝分裂原抑制剂，可以促进细胞增殖。

●无血清培养基（Serum Free Medium, SFM）可以降低病毒、真菌、支原体等微生物污染的可能性。

●无血清培养基（Serum Free Medium, SFM）组分稳定，可大量配制。

●无血清培养基（Serum Free Medium, SFM）培养细胞，可以简化提纯和鉴定各种细胞产物的程序。

LONZA UltraCULTURE Serum-free Medium无血清培养基适应的细胞类型应用：通用无血清培养基，适于培养贴壁和悬浮哺乳动物细胞、疫苗生产中病毒颗粒的制备。

无血清细胞培养摘要：本文综述了动物和昆虫细胞培养对细胞培养基的要求，并且在总结细胞培养基化学成分的基础上归纳了细胞无血清培养的条件和目前的研究现状。

关键词：细胞培养无血清细胞培养是从生物体内取出细胞, 模拟其体内的生理环境, 在无菌、适温和丰富的营养条件下, 使细胞生存、生长并维持结构和功能的技术。

细胞培养基成分要求在动物和昆虫细胞培养中，培养基是细胞培养的关键, 培养基是细胞赖以生长、增值、分化的重要因素。

不同种类的昆虫细胞对氨基酸有不同的要求, 至少有14种必需的氨基酸是细胞本身不能合成而必须由培养基提供的。

细胞需要谷氨酰胺合成核酸和蛋白质, 维生素对促进昆虫细胞生长、促进细胞贴附有作用, 泛酸、异已酸、乙酸及核黄素等对细胞的存活是有利的,胆碱、吡哆醇、硫胺素、尼克酰胺等可促进细胞增殖, 无机盐在培养基中维持昆虫细胞生长的渗透压。

水解乳蛋白和酵母提取物是昆虫细胞培养基中最常用的添加物。

缺少谷氨酰胺会影响到细胞的生长速度，细胞需要谷氨酰胺合成核酸和蛋白质，几乎所有的昆虫细胞对谷氨酰胺都有较高的要求。

因此，昆虫细胞自身合成谷氨酰胺不如直接在培养基中摄取有效，所以各类培养基中都含有较高浓度的谷氨酰胺。

有机酸，单独测试时只有苹果酸有生长促进作用。

联合使用时，则对细胞生长有显著的促进作用。

一般认为，泛酸、异己酸、乙酸及核黄素等对细胞的存活是有利的，而胆碱、吡哆醇、硫胺素、尼克酰胺等可促进细胞增殖。

在昆虫细胞培养基中无机盐浓度略高，这是因为昆虫细胞要在高于哺乳动物细胞生长的渗透压中生长，并且各无机盐离子之间需要平衡，其中Na+／K+比例在某些细胞系中有严格的要求。

某些微量元素如Fe2+、Mn2+、Cn2+、Zn2+、A13+等能促进细胞贴附和增加产量，其中A13+和Zn2+还可以促进病毒的感染和复制。

在昆虫细胞悬浮培养中还需添加一些多聚物如甲基纤维素，聚乙烯吡咯烷酮和聚丙二醇与环氧乙烷的加聚物等，以保护细胞免受机械剪切力的损伤和降低细胞聚集程度。