无血清培养基演进史，你的细胞更适合哪一种？
发布时间：2025-11-13 浏览次数：46
在生物医学研究中，细胞培养是基础且关键的技术环节。随着技术发展，培养基已从传统的含血清培养基，演进到血清替代物培养基，再到无血清培养基，乃至化学成分明确（CD）培养基。
这些培养基各有什么特点？科研人员应该如何选择合适的培养基？本期与大家一起共同学习常见培养基类型吧！
血清培养基
血清培养基是细胞培养史上最经典、应用最广泛的体系，通常由基础培养基（如DMEM、RPMI-1640）和一定比例（通常5%-20%）的动物血清（主要是胎牛血清，FBS）混合而成。
核心特点：血清是一种成分极其复杂的混合物，富含生长因子、激素、结合蛋白、黏附因子和微量元素等数百种已知和未知的成分。这种复杂性使其能够支持多种细胞类型的生长和增殖，尤其是那些尚未完全明确其生长需求的细胞。
优势：具有广谱性和强大的支持能力，被认为是“万能”培养基，尤其适用于未知细胞系的初代培养和保种。
劣势：
① 批次间差异：不同来源、不同批次的血清，其成分和效力存在显著差异，严重影响了实验结果的可重复性，影响科研数据的可靠性。
② 成分不明确：血清中的组分现在也没有完全确定，未知成分可能干扰实验结果的解读，例如在研究特定信号通路或进行蛋白质生产时。
③ 污染风险：存在病毒、支原体等微生物污染风险。同时，血清采集过程涉及动物伦理问题，且价格昂贵、波动大。
④ 使用不便：需-20℃冷冻保存，使用前需经解冻、灭活等步骤，流程繁琐。
血清替代培养基
为了克服血清的缺点，科研人员开发了血清替代培养基。它并非完全去除血清，而是使用成分相对明确的血清替代物（如血小板裂解物）来部分或全部替代血清。
核心特点：血清替代物主要由血小板浓缩物反复冷冻/解冻或超声处理等方法制备而成，富含多种生长因子、细胞因子和蛋白质，能够为细胞生长提供必需的营养和支持，旨在模拟血清的关键功能，虽然其组分数量和来源与血清相比算是可控的，但其成分仍然是不明确的。
优势：血清替代物虽然不是成分完全明确的产品，但从其组分的数量来说，比血清少了不少，理论上安全性比血清要高。
劣势：血清替代物仍存在一定的批次差异，且成分并未完全明确。这使得血清替代培养基更多被视为一种过渡性解决方案，而非最终选择。
无血清培养基
无血清培养基(Serum-Free Media, SFM)是指不需要添加血清，仅通过添加一系列明确成分（如胰岛素、转铁蛋白、硒等）就能支持特定细胞类型生长的培养基。
核心特点：SFM通过提供细胞生长所必需的特定因子，消除了血清带来的不确定性。它通常是为某一特定类型的细胞（如间充质干细胞、免疫细胞、iPS细胞、HEK293、CHO细胞）量身定制的。
优势：
① 成分限定，批次稳定：大大提高了实验的重复性和可靠性。
② 简化下游纯化：在外泌体、重组蛋白、抗体研究及生产等领域，无血清培养基能极大简化下游的分离纯化流程。
③ 性能优化：针对特定细胞优化配方，往往能获得比血清培养更佳的细胞生长密度或产物表达量。
④ 便于控制：更容易研究单一因素对细胞生长的影响。
劣势：主要在于其专一性强。一种SFM通常只适用于一种或一类细胞，通用性差。此外，部分细胞在无血清环境中可能生长缓慢或需要添加额外的生长因子。
化学成分限定培养基
化学成分限定培养基（Chemically defined SFM，CDM)是目前无血清培养基的最高形式。其所有成分，包括所有的无机盐、氨基酸、维生素、脂类、碳源等，都是化学结构明确、纯度已知的化合物，不含任何蛋白质、水解物或其它成分不明的物质。
核心特点：完全的透明化和精准化。CD培养基是目前成分最明确、批次间一致性最高的培养基。
优势：
① 极致的一致性：为细胞培养工艺的放大和生产提供了最可靠的基础，是生物制药工业的“金标准”。
② 完美的可重复性：排除所有未知变量，使任何实验室的实验室结果都具有可比性。
③ 无动物源成分：完全避免了动物源性病原体的风险，是临床治疗用细胞（如CAR-T、干细胞治疗）生产的强制要求。
④ 便于机理研究：是研究细胞代谢、信号转导等基础生物学问题的理想工具。
劣势：在于其开发和优化的技术门槛高、成本昂贵，且配方极为精细，对培养操作和环境的要求也更高。
培养基应用发展趋势
培养基的选择直接关系到科研数据的可靠性、可重复性以及研究成果的转化潜力。对于科研人员而言，理解这四类培养基的核心差异是设计严谨实验的第一步。
未来细胞培养的趋势无疑是向着成分明确、无动物源、无人源的方向发展，减少并最终取代血清在生物制药和细胞治疗中的应用已成为全球共识。掌握无血清和CD培养基的使用方法，不仅是提升个人科研质量的关键，更是顺应生命科学发展潮流的必然选择。
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