动物细胞培养用到的技术 动物细胞无血清培养技术

摘要：由于动物细胞体外培养的生物学特性，相关产品结构的复杂性以及质量一致性的要求，动物细胞大规模培养技术仍难于满足现代社会需要，需要进一步研究和发展细胞培养工艺。本文主要从动物细胞培养基的发展历史，采用无血清培养基的原因，无血清培养基的分类和特点、设计原则和无血清添加剂的种类以及展望进行了阐述。

关键词：无血清培养技术；发展历史；采用原因；设计原则；分类特点；展望

引言：细胞培养基是细胞体外培养的最重要因素。无血清培养基是继天然培养基、合成培养基之后的第三类培养基。与传统的培养基相比较,无血清培养基是不含有动物血清或其他生物提取液,但仍可以维持细胞在体外较长时间生长、繁殖的一种培养基。

1动物细胞培养基的发展历史

动物细胞培养基的发展大致可分为3个阶段：天然培养基阶段、合成培养基阶段、无血清培养基阶段。以下主要阐述了三个阶段的特点。

1.1天然培养基阶段

此阶段为动物细胞培养基的初级阶段，主要模拟细胞的体内生存环境，直接采用某些组织凝块，生物性液体和组织提取液等作为组织细胞的培养基为特征。

1.2合成培养基阶段

合成培养基是根据已知细胞所需物质的种类和数量严格配制而成的。合成培养基由于成分清楚，故可通过改变或调节各种成分的种类、数量和比例，观察细胞生物特有的反应性变化，测知细胞与外界环境的关系，了解细胞生存条件，并可诱导细胞定向分化等。

1.3无血清培养基阶段

无血清培养基就是在合成培养基的基础上，引入成分完全明确的或部分明确的血清替代成分，使培养基能满足动物细胞培养的要求，又可有效的克服因使用血清所引发的问题。由于无血清培养基可以是完全采用已知分子结构和构型组分的低蛋白或无蛋白培养基。因而它不仅为研究和阐明细胞生长、增殖和分化的调节机制提供了有力的工具，而且为现代生物技术尤其是细胞工程的应用准备了更好的条件。

2采用无血清培养基的原因

2.1血清培养基的劣势

血清是由很多大小不同生物分子组成的极为复杂的混合物，但由于血清中所含的成分复杂，在细胞培养过程中出现了许多的不利，以下是其的缺点：（1）血清非常昂贵，血清的费用占到培养基费用的50％，致使生产成本大幅度提高。（2）血清中含有某些不利于细胞生长的毒性物质或抑制物质，对某些细胞的体外培养有去分化作用。（3）血清中大量成分复杂的蛋白质给疫苗、细胞因子、单克隆抗体等下游培养产物的分离纯化带来很大的困难。（4）批次与批次之间血清质量的差异，会影响细胞生长，最终影响产品质量。（5）血清易被支原体和杂质污染。

2.2无血清培养基的优势

无血清培养基有以下优点:（1）可避免血清批次问的质量变动，提高细胞培养和试验结果的重复性。（2）避免血清对细胞的毒性作用和血清源性污染。（3）避免血清组分对试验研究的影响。（4）有利于体外培养细胞的分化。（5）可提高产品的表达水平并使细胞产品易于纯化。

3无血清培养基的分类和特点

3.1无血清培养基：为一般意义上无血清培养基,用各类可替代血清功能的生物材料配制细胞培养基，其特点是培养基中的蛋白含量较高,添加物质的化学成分不明确,其中含有大量的动物来源蛋白。

3.2无动物来源培养基:基于生产重组药物的安全考虑,培养基中的添加组分无动物来源,需要的蛋白来源于重组蛋白或者蛋白水解物,这些组分可以保障细胞生长及增殖的需要。

3.3无动物蛋白培养基：培养基完全不用动物来源的蛋白,但仍有部分添加物是来源于植物蛋白的水解片段或合成多肽片段等其他衍生物。此类培养基组分相对稳定,但必须添加类固醇激素和脂类前体,并且对培养的细胞是高度特异性的。

3.4化学组分限定培养基：此类培养基是目前最安全、最为理想的培养基,首先可以保证培养基批次间的一致性,其中所添加的少量动物来源的蛋白水解物、蛋白都是成分明确的组份。其特点是培养基的性质明确,有利于进行细胞培养的代谢研究,同时分离纯化也比较方便。

4无血清培养基设计原则

4.1设计无血清培养基前,明确配制该培养基的目的及培养对象。如要培养的细胞是贴壁依赖性细胞还是悬浮细胞,是要收集细胞的培养上清还是要收集细胞,是用于科研还是用于规模化培养。

4.2无血清培养基适用范围较窄。在无血清培养环境中,除去一种关键营养物,如一种氨基酸、维生素或矿物质,将会极大地抑制细胞的活性。已有实验定性地证明各种类型的细胞需要相同的营养物,但在数量上有显著的差异。针对细胞及表达产品的特性培养基的设计也是一种必然要求。

4.3无血清培养基的设计应同时注重细胞增殖速率、细胞密度、细胞活力及目的产物的产率,用这些指标来综合评估培养基的优劣。

4.4无血清培养基对于细胞所生长微环境的调控能力,内源性调节与外源性调节应符合细胞在体外生长的最适条件,尽可能在经济节约的范畴内满足细胞生长的需求。

5无血清添加剂的种类

5.1胰岛素胰岛素是最常见的生长因子类无血清添加剂。他的主要生物功能是通过与细胞表面特定的受体结合后刺激细胞对葡萄糖和尿嘧啶的摄入还有促进RNA、蛋白质和之类合成的作用。

5.2转铁蛋白它是一种结合铁离子的蛋白，当与表面受体结合后，可以帮助铁离子穿过质膜，它还有螯合痕量有害重金属离子的作用。

5.3白蛋白细胞的增殖、分化和产物的表达都需要外源的脂类或是它们的前体，白蛋白就是这些脂类或前体的载体，它还可以运载微量元素、激素和多肽类生长因子有解毒作用，可以保护细胞免受机械剪切损伤。

6展望

无血清培养基在激素、生长因子和药物等方面有重要作用，在生产疫苗、单克隆抗体和生物活性蛋白等生物制品的应用也很广泛，血清培养基具有很好发展前景。一方面是由于无血清培养基的成分明确、质量一致、蛋白含量低，因而有利于提高细胞产品生产的稳定性并使细胞产品易于纯化；另一方面是可通过对

培养基成分的优化，使不同的细胞能各自在最有利其生长或最有利于表达目的产物的环境中持续高密度培养。所以，我们要加大力度进行科研，使细胞无血清培养基在细胞工程领域中将会得到广泛应用。

参考文献：略

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