細胞培養基大盤點

培養基主要有：天然細胞培養基、合成細胞培養基和無血清細胞培養基等。

天然細胞培養基是人們早期采用的細胞培養基，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。營養價值高，但成分復雜，差異大、不穩定，來源也受限制。水解乳蛋白和膠原是兩種較好的天然培養基，富含氨基酸。血清是天然培養基中有效的培養添加物，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、小牛或成牛血清、馬血清、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。

合成細胞培養基是用化學成分明確的試劑配制的培養基，組分穩定，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液，即M199培養基，可用于培養多種種屬來源的細胞。1951年，Harry Eagle研發了動物細胞體外生長的人工合成培養基，即Eagle's minimum essential medium基(MEM培養基)，是目前使用廣泛的合成細胞培養基之一。合成細胞培養基發展至今已有幾十種，除了沿用半個世紀的基礎合成細胞培養基之外，近年來還出現了營養成分更加豐富的低血清細胞培養基。

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

無血清細胞培養基（serum free medium， SFM）是指在使用中無需添加血清的細胞培養基，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基和化學限定無血清細胞培養基，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基是目前在生物制藥行業中應用廣泛的，它提高了細胞培養的質量，避免了使用血清帶來的麻煩。目前，已有多種無血清培養基上市，如雜交瘤細胞無血清培養基、CHO細胞無血清培養基、Vero細胞無血清培養基和NS0 細胞無血清培養基等。無血清培養基通常添加生長附加成分，如激素與生長因子、低分子營養成分和轉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、轉鐵蛋白等。

血清：用于細胞培養的血清主要是牛血清，培養某些特殊細胞也用人血清、馬血清等。選擇用牛血清培養細胞的原因主要是來源充足、制備技術成熟、經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的胎牛。新牛血清取自出生24小時之內的新生牛。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。牛血清對絕大多數哺乳動物細胞都是適合的，但并不排除在培養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) 提供基本營養物質：氨基酸、維生素、無機物、脂類物質、核酸衍生物等，是細胞生長必須的物質。2) 提供激素和各種生長因子：胰島素、腎上腺皮質激素（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) 提供結合蛋白：結合蛋白作用是攜帶重要的低分子量物質，如白蛋白攜帶維生素、脂肪、以及激素等，轉鐵蛋白攜帶鐵。結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，對培養中的細胞起到某些保護作用。

血清的優點和缺點：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、微量元素和脂類物質的轉運蛋白等。血清能夠提供細胞貼壁因子和擴散因子。血清中含有起穩定作用和解毒的因子，能夠維持培養基的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，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性受到限制。3) 不能排除血清中含有易變物質。4) 對大多數細胞，在體內狀態，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的正常狀態，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生毒性的物質，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，對細胞產生潛在影響。7) 血清的使用使得實驗和生產的標準化困難，其中的蛋白質使得某些轉基因蛋白生物藥品生產中分離純化工作很難完成。8) 大規模生產中，血清來源越來越困難，價格昂貴，是構成生產成本的主要部分之一。9) 為了使與傳染源相關的風險減少到minimum，存在多個國家間限制進出口生物材料的國際法規。