如何減少血清對細(xì)胞培養(yǎng)的影響？具體該怎樣操作呢？
小楊 / 2025-09-19 09:01:04
血清因成分復(fù)雜、批次差異大等特點(diǎn)，可能對細(xì)胞培養(yǎng)的穩(wěn)定性、實驗重復(fù)性及后續(xù)應(yīng)用（如蛋白純化、細(xì)胞治療）產(chǎn)生不利影響。減少其影響需從“源頭控制、過程優(yōu)化、替代升級”三個維度入手，具體策略如下：
一、源頭控制：嚴(yán)格篩選與質(zhì)控血清，降低固有風(fēng)險
血清的質(zhì)量差異是影響細(xì)胞培養(yǎng)的核心源頭，需通過標(biāo)準(zhǔn)化篩選和檢測減少初始風(fēng)險：
1、優(yōu)先選擇高穩(wěn)定性、合規(guī)性血清
選擇胎牛血清（FBS） 而非其他動物血清（如牛血清、馬血清）：FBS 含更豐富的生長因子，且胎牛未接觸外界病原體，污染風(fēng)險更低（如病毒、支原體）；
優(yōu)先選擇已認(rèn)證的商品化血清：需符合國際標(biāo)準(zhǔn)，并提供完整質(zhì)控報告（包括無菌性、內(nèi)毒素、血紅蛋白、支原體檢測結(jié)果），避免使用來源不明或自行制備的血清。
2、嚴(yán)格檢測關(guān)鍵質(zhì)量指標(biāo)
即使是商品化血清，使用前也需針對性檢測，核心指標(biāo)包括：
無菌性：通過需氧 / 厭氧培養(yǎng)（檢測細(xì)菌、真菌）和 PCR 法（檢測支原體），確保無微生物污染；
內(nèi)毒素含量：要求 < 5 EU/mL（內(nèi)毒素過高會引發(fā)細(xì)胞炎癥反應(yīng)、抑制增殖），通過鱟試劑法驗證；
細(xì)胞兼容性：用目標(biāo)細(xì)胞系（而非通用細(xì)胞）進(jìn)行“預(yù)實驗”：將血清按常規(guī)濃度（如 10%）加入基礎(chǔ)培養(yǎng)基，培養(yǎng)細(xì)胞后觀察貼壁率、倍增時間、細(xì)胞形態(tài)，篩選與目標(biāo)細(xì)胞適配性最佳的批次；
批次一致性：對長期實驗（如傳代培養(yǎng)、藥物篩選），需一次性采購?fù)慌窝澹ɑ蛑辽?3-5 個批次），并通過蛋白電泳、生長因子定量驗證批次間成分差異，避免中途更換批次導(dǎo)致實驗波動。
二、過程優(yōu)化：合理使用血清，減少使用過程中的負(fù)面影響
在
血清使用的“儲存、配制、培養(yǎng)”全流程中，通過規(guī)范操作降低額外干擾：
1、優(yōu)化血清的儲存與解凍方式
儲存：血清需分裝為小規(guī)格（如 10mL / 管）后于 - 20℃長期儲存（避免反復(fù)凍融），4℃短期儲存不超過 1 周；若長期不用（>6 個月），建議 - 80℃儲存，減少活性成分降解；
解凍：37℃水浴中緩慢融化（避免水溫過高或劇烈搖晃），融化后輕輕顛倒混勻（避免產(chǎn)生氣泡，氣泡會破壞血清中的蛋白成分），融化后需在 24 小時內(nèi)使用。
2、控制血清使用濃度，避免“過度添加”
血清并非濃度越高越好，過高濃度可能引入更多雜質(zhì)、增加細(xì)胞代謝負(fù)擔(dān)，需根據(jù)細(xì)胞類型優(yōu)化：
常規(guī)傳代細(xì)胞系：血清濃度控制在5%-10% 即可滿足生長需求；
原代細(xì)胞 / 敏感細(xì)胞（如間充質(zhì)干細(xì)胞、神經(jīng)元）：可適當(dāng)提高至10%-15% ，但需通過梯度實驗（如 5%、10%、15%、20% 濃度對比）確定“最低有效濃度”，避免不必要的高濃度使用；
特殊階段調(diào)整：如細(xì)胞凍存時，血清濃度可增至 20%-30%（提供保護(hù)作用），但復(fù)蘇后需盡快更換為常規(guī)濃度培養(yǎng)基，減少高濃度血清的長期影響。
3、減少血清對實驗檢測的干擾
血清中的蛋白、激素等成分可能干擾后續(xù)檢測，需針對性處理：
若需檢測細(xì)胞分泌的小分子物質(zhì)（如細(xì)胞因子）：可在檢測前將細(xì)胞換為無血清培養(yǎng)基饑餓培養(yǎng) 4-8 小時，減少血清成分對檢測結(jié)果的掩蓋；
若進(jìn)行蛋白純化（如細(xì)胞表達(dá)的重組蛋白）：血清中的白蛋白、球蛋白會增加純化難度，需選擇“無血清培養(yǎng)階段”收集上清，或使用血清替代物。
三、替代升級：用血清替代物或無血清培養(yǎng)基，從根本上減少依賴
減少
血清影響的終極方案是降低或擺脫對血清的依賴，目前主流方向為“血清替代物”和“無血清培養(yǎng)基”：
1、使用血清替代物（Serum Replacement, SR）
血清替代物是人工配制的、成分明確或半明確的混合物，可模擬血清的營養(yǎng)功能，同時避免復(fù)雜雜質(zhì)：
常見類型：如 KnockOut™ SR（適用于胚胎干細(xì)胞、誘導(dǎo)多能干細(xì)胞）、BIT 9500（適用于免疫細(xì)胞）、Albumax™（以白蛋白為核心，補(bǔ)充必需脂肪酸和微量元素）；
優(yōu)勢：成分更可控（無未知病毒 / 支原體）、批次差異小、可減少對細(xì)胞分化 / 功能的干擾（如避免血清中激素導(dǎo)致的細(xì)胞表型改變）；
注意：需根據(jù)目標(biāo)細(xì)胞系篩選適配的替代物，部分替代物需與基礎(chǔ)培養(yǎng)基按比例混合，且可能需要 2-3 代細(xì)胞的適應(yīng)期。
2、采用無血清培養(yǎng)基（Serum-Free Medium, SFM）
無血清培養(yǎng)基是完全不含血清的合成培養(yǎng)基，通過添加明確的重組生長因子、氨基酸、維生素、微量元素等，滿足細(xì)胞生長需求，是目前減少血清影響的最優(yōu)選擇：
適用場景：
大規(guī)模細(xì)胞培養(yǎng)（如 CHO 細(xì)胞生產(chǎn)重組蛋白、CAR-T 細(xì)胞制備）：避免血清雜質(zhì)對產(chǎn)物純化的干擾；
細(xì)胞功能研究（如細(xì)胞分化、信號通路分析）：成分明確，可精準(zhǔn)控制實驗變量；
細(xì)胞治療領(lǐng)域：符合 GMP 標(biāo)準(zhǔn)的無血清培養(yǎng)基可避免外源病原體污染，保障臨床應(yīng)用安全；
選擇與優(yōu)化：需選擇針對特定細(xì)胞的專用無血清培養(yǎng)基，部分細(xì)胞需在無血清培養(yǎng)基中添加“適應(yīng)性添加劑”（如胰島素、轉(zhuǎn)鐵蛋白），并通過傳代適應(yīng)（從含血清逐步過渡到無血清），避免細(xì)胞因環(huán)境突變而死亡。
四、特殊場景處理：針對高敏感實驗的額外優(yōu)化
若實驗對血清影響極為敏感（如單細(xì)胞測序、細(xì)胞代謝組學(xué)），需進(jìn)一步精細(xì)化控制：
血清預(yù)處理：對必須使用血清的場景，可通過“活性炭吸附”去除血清中的小分子雜質(zhì)（如激素、脂質(zhì)），或通過“超速離心”（100,000×g，4℃離心 1 小時）去除血清中的脂蛋白、大分子量蛋白，減少對檢測的干擾；
使用“血清批次庫”：對長期、多批次重復(fù)實驗，可將篩選后的同一批次血清分裝為大量小規(guī)格，建立“血清批次庫”，確保所有實驗使用完全一致的血清，從根本上消除批次差異；
設(shè)置血清對照：在實驗設(shè)計中加入“血清濃度梯度對照”（如 0%、5%、10% 血清組）和“不同批次血清對照”，明確血清對實驗結(jié)果的影響程度，便于后續(xù)數(shù)據(jù)校正。
五、總結(jié)
減少
血清對細(xì)胞培養(yǎng)的影響需遵循“先質(zhì)控、再優(yōu)化、后替代”的邏輯：首先通過嚴(yán)格篩選和檢測控制血清本身的質(zhì)量風(fēng)險；其次在使用過程中規(guī)范操作、優(yōu)化濃度，減少額外干擾；最終通過血清替代物或無血清培養(yǎng)基實現(xiàn)“去血清化”，從根本上提升細(xì)胞培養(yǎng)的穩(wěn)定性和實驗重復(fù)性。具體策略需結(jié)合細(xì)胞類型、實驗?zāi)康模ㄈ缁A(chǔ)研究、工業(yè)生產(chǎn)、臨床應(yīng)用）靈活選擇，核心目標(biāo)是在“滿足細(xì)胞生長需求”和“降低血清負(fù)面影響”之間找到最優(yōu)平衡。
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