無血清培養(yǎng)基的出現(xiàn)是培養(yǎng)基發(fā)展歷程上的一個里程碑，其一般是在合成培養(yǎng)基的基礎上，引入成分完全明確的或部分明確的血清替代成分，使培養(yǎng)基能滿足動物細胞培養(yǎng)的要求，又可有效的克服因使用血清所引發(fā)的問題。進入20世紀80年代后，新的無血清培養(yǎng)基不斷問世，人們經(jīng)過研究發(fā)現(xiàn)，只要在培養(yǎng)基中增加某些適于細胞生長的成分，如纖連蛋白（fibronectin）、轉鐵蛋白（Transferrin,TRF）、胰島素（Insulin）和表皮生長因子（epidermal growth factor, EGF）等，不少細胞即能在無血清供應的情況下生長，尤其是CHO、雜交瘤、骨髓瘤細胞以及BHK21細胞等。某些細胞在無血清的條件下，其生長和抗體的產量甚至較有血清培養(yǎng)時高出數(shù)倍。
目前，無血清培養(yǎng)基的研究有兩個方向：一是培養(yǎng)基中不含有任何動物來源的添加組分；二是培養(yǎng)基中不含有不明確的添加組分。依此可以將當前應用較多的無血清培養(yǎng)基歸納為以下四種：
（1)無血清培養(yǎng)基，為一般意義上無血清培養(yǎng)基，用各類可替代血清功能的生物材料配制細胞培養(yǎng)基，如牛血清白蛋白(BSA) 、轉鐵蛋白、胰島素等生物大分子物質，以及從血清中提取的去除蛋白質的混合脂類以及水解蛋白等。其特點是培養(yǎng)基中的蛋白含量較高,添加物質的化學成分不明確，其中含有大量的動物來源蛋白。
(2)無動物來源培養(yǎng)基，許多商業(yè)公司開發(fā)的無動物來源培養(yǎng)基是基于生產重組藥物的安全考慮，培養(yǎng)基中的添加組分無動物來源，需要的蛋白來源于重組蛋白或者蛋白水解物，這些組分可以保障細胞生長及增殖的需要。
(3)無動物蛋白培養(yǎng)基，培養(yǎng)基完全不用動物來源的蛋白，但仍有部分添加物是來源于植物蛋白的水解片段或合成多肽片段等其他衍生物。此類培養(yǎng)基組分相對穩(wěn)定，但必須添加類固醇激素和脂類前體，并且對培養(yǎng)的細胞是高度特異性的。
(4)化學組分限定培養(yǎng)基，此類培養(yǎng)基是目前最安全、最為理想的培養(yǎng)基，首先可以保證培養(yǎng)基批次間的一致性，其中所添加的少量動物來源的蛋白水解物、蛋白都是成分明確的組份。其特點是培養(yǎng)基的性質明確，有利于進行細胞培養(yǎng)的代謝研究，同時分離純化也比較方便。
無血清培養(yǎng)基種類：
一、CHO：
CHO細胞是中國倉鼠卵巢細胞(Chinese Hamster Ovary，CHO)，1957年美國科羅拉多大學Dr. Theodore T. Puck從一成年雌性倉鼠卵巢分離獲得，為上皮貼壁型細胞，是目前生物工程上廣泛使用的細胞系。工業(yè)生產上應用較多的是CHO-K1細胞，為轉化細胞系，細胞染色體分布頻率是2n＝22，系亞二倍體細胞。ATCC保存CHO-K1細胞株，編號為CCL-61，被廣泛地用于重組DNA蛋白的表達。由于該細胞存在遺傳缺陷，無脯氨酸合成基因，不能將谷氨酸轉變?yōu)楣劝彼?γ-半醛，培養(yǎng)過程中需在培養(yǎng)基中添加L-脯氨酸才能生長。并且由于該細胞已經(jīng)霍亂毒素適應，形態(tài)學有所改變。最初細胞為貼壁型細胞，經(jīng)多次傳代篩選后，也可懸浮生長。
目前已有多種外源基因如人組織性纖溶酶原激活劑（tPA）、人促紅細胞生成素（EPO）、乙肝表面抗原（HBsAg）、干擾素γ（IFNγ）、干擾素β（IFNβ）、白細胞介素2（IL2）、凝血因子Ⅷ等在CHO細胞中得到表達。在美國已注冊的大約73 種蛋白藥物生產中，應用哺乳動物細胞培養(yǎng)的有35 種，CHO 細胞培養(yǎng)的就占27 種，其中包括10種單克隆抗體。
二、BHK：
BHK21細胞是幼年敘利亞地鼠腎細胞（Baby Hamster Syrian Kidney ）。1961 年3 月，I.A.Macpherson 和 M.G.P. Stoker 從一日齡敘利亞地鼠腎分離建株，經(jīng)過84 天連續(xù)培養(yǎng)，獲得單細胞克隆細胞，即clone 13 或C13。BHK21 細胞廣泛用于增殖各種病毒，已成為制備口蹄疫疫苗所需病毒抗原的理想細胞培養(yǎng)系，應用于口蹄疫疫苗生產，之外還可用于生產狂犬疫苗等其它獸用疫苗。BHK21 細胞染色體分布頻率是n＝44，為異雙倍體細胞系，4倍體發(fā)生率為4％，大多數(shù)細胞核型分析為44，XY，-6，-15，6q+，15q+。原始的BHK21 細胞株為成纖維細胞，屬于貼壁依賴性細胞，后經(jīng)無數(shù)次傳代后細胞可懸浮生長。美國ATCC保存BHK21細胞株，編號為CCL-10，為C13 克隆株。對于BHK21細胞， ATCC 推薦使用的培養(yǎng)方式為：使用含10％胎牛血清的MEM 培養(yǎng)基進行細胞培養(yǎng)，細胞培養(yǎng)溫度為37.0°C，細胞培養(yǎng)后使用0.25％胰酶和0.03％EDTA消化細胞，細胞分種比例為1：2－1：10，每周1－2 次細胞傳代。主要用于口蹄疫疫苗生產。
三、Vero：
Vero細胞是成年非洲綠猴腎細胞（Adult African Green Monkey Kidney ）。上皮細胞，貼壁依賴性生長。該細胞是日本千葉大學的Y. Yasumura和Y. Kawakita于1962年3月27日從一只正常的成年非洲綠猴腎組織培養(yǎng)出來的。其可增值多種病毒，如脊髓灰質炎、狂犬病毒、乙腦病毒等，生產疫苗，被批準用于人體。也可作為轉染的宿主細胞，用于表達外源基因的蛋白質藥物和病毒的檢測。在非典期間又為研究冠狀病毒做出貢獻，在醫(yī)藥研究中廣泛應用。美國ATCC保存Vero細胞株，編號為CCL-81。對于Vero細胞， ATCC推薦使用的培養(yǎng)方式為：使用含10％胎牛血清的MEM培養(yǎng)基進行細胞培養(yǎng)，細胞培養(yǎng)溫度為37.0°C，細胞培養(yǎng)后使用用 0.25% (w/v) 的胰酶和0.53 mM EDTA消化細胞，推薦的細胞分種比例為1：4，傳代期間，每周更換培養(yǎng)液2～3次。
Vero細胞可使用方瓶或轉瓶進行細胞培養(yǎng)，對于生物制藥企業(yè)，多使用15L轉瓶進行細胞培養(yǎng)。轉瓶生產制備Vero細胞的主要問題在于如何避免污染，以及細胞良好生長與傳代。與原代細胞以及二倍體細胞比較，Vero細胞更容易控制與培養(yǎng)，由于Vero細胞生長速度較快，可進行大比例分種培養(yǎng)。營養(yǎng)Vero細胞轉瓶培養(yǎng)效果的因素較多，比如細胞消化液的選擇、細胞培養(yǎng)操作程序的使用，但作為重要的生物制藥原材料，細胞培養(yǎng)基對細胞培養(yǎng)效果的重要性得尤為突出。細胞培養(yǎng)基不僅為細胞的生長提供必要的各種營養(yǎng)成分，還為細胞培養(yǎng)提供適宜的環(huán)境，而且，在利用細胞進行生物制藥時，培養(yǎng)基的成分可直接影響制藥產品的質量。Vero細胞可使用多種細胞培養(yǎng)基進行培養(yǎng)，使用的血清含量通常為10%。Vero 細胞經(jīng)較低濃度的血清適應傳代后，可適應低血清濃度而良好的生長，細胞的生長狀態(tài)和生長速度沒有明顯影響。
四、MDCK
MDCK細胞系(MDCK Cell Lines)由Madin和Darby于1958年從美國Cocker Spaniel母曲架犬的腎臟組織分離培育建立，通常是以貼壁方式生長的上皮樣細胞。犬腎上皮連續(xù)細胞系MDCK (Madin-Daby canine kidney cells) 廣泛用于多種病毒的擴增和純化，如：呼腸孤病毒(Reovius)、腺病毒(Adenovirus)、犬細小病毒(Canine parvovirus，CPV)、貓粒細胞缺乏癥病毒(Feline panleukopenia virus，F(xiàn)PLV)及禽流感病毒(Avian influenza virus，AIV)等。由于其病毒感染效率高、增殖快，且不易變異，MDCK細胞系(MDCK Cell Lines)被公認為最適于甲、乙型流感病毒疫苗生產的3種細胞系之一。傳統(tǒng)的MDCK細胞培養(yǎng)大多采用有血清貼壁培養(yǎng)方式。血清是由血漿去除纖維蛋白而形成的一種復雜混合物，其含有細胞生長所需的生長因子、激素、載體蛋白、貼壁因子、微量元素 以及其他營養(yǎng)物質，可以有效地促進細胞生長和產物表達。然而，血清的應用也存在許多問題：易受病毒、支原體或其他病原體的污染；批間差異造成產品批 次間的質量難以嚴格控制；大量血清蛋白的存在增加了下游分離純化的難度，部分蛋白難以通過分離純化手段徹底去除，影響了產品的最終質量；此外，血清 來源困難、價格昂貴，大規(guī)模動物細胞培養(yǎng)過程中使用血清將會大大增加生產成本。
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