无血清细胞培养——让细胞培养更任性 2016/01/16

导读:随着现代科学的不断发展,尤其是生物医学的快速进步,细胞培养成为很多研究及应用领域中十分重要的基础性工作。而大多数的动物细胞在进行体外培养时仍需采用含血清的培养基,血清的主要作用在于向细胞提供生长增殖所需的激素、生长因子和其他营养物质,但因血清供体的个体差异,使得血清批次之间存在较大的差异,且血清价格昂贵,容易被病毒和支原体感染,此外血清中大量成分复杂的蛋白质给疫苗、细胞因子和单克隆抗体等细胞产品的分离纯化带来很大的困难。此外,使用血清培养所获得的细胞因其存在产生免疫源性的风险,无法直接用于临床的应用。基于

随着现代科学的不断发展,尤其是生物医学的快速进步,细胞培养成为很多研究及应用领域中十分重要的基础性工作。而大多数的动物细胞在进行体外培养时仍需采用含血清的培养基,血清的主要作用在于向细胞提供生长增殖所需的激素、生长因子和其他营养物质,但因血清供体的个体差异,使得血清批次之间存在较大的差异,且血清价格昂贵,容易被病毒和支原体感染,此外血清中大量成分复杂的蛋白质给疫苗、细胞因子和单克隆抗体等细胞产品的分离纯化带来很大的困难。此外,使用血清培养所获得的细胞因其存在产生免疫源性的风险,无法直接用于临床的应用。基于这些不利因素,自上世纪50 年代起,细胞生物学家们开始研究血清中各成分在细胞培养中的作用,以期寻找合适的补充因子替代血清。

1976 年,Sato 在英国《自然》杂志上公布了一项实验结果,在垂体细胞株GH3 的培养中没有使用血清,在培养基中添加了三碘甲状腺素(T3)、促甲状腺激素释放激素(TRH ) 、甲状旁腺激素(PTH )、生长调节素(So2matomedin) 和转铁蛋白(Tf) ,GH3 细胞株在无血清介质中能够维持生长。此后无血清细胞培养技术迅速发展,至今已有多个细胞株能在无血清培养基中成功生长和增殖

表1.无血清培养基的简要发展历程

  成分 优缺点
第一代 不含有血清,但含有大量的动物或植物蛋白 蛋白含量高(低于血清培养基),不利于目标蛋白的分离纯化
第二代 完全不采用动物来源蛋白 降低生产成本,加快报批速度
第三代 完全么有蛋白或含量极低 成分确知,细胞培养和生产容易做到恒定,分离纯化容易,成本低。但仅限于几个特定的细胞株
第四代 无血清,无蛋白 适合多种不容细胞生长并可高温消毒

 

无血清培养的优点:

1.可避免血清批次间的质量变动,提高细胞培养和实验结果的重复性。

2.避免血清对细胞的毒性作用和血清源性污染。

3.避免血清组分对实验研究的影响。

4.有利于体外培养细胞的定向分化及检测。

5.可提高产品的表达水平并使细胞产品易于纯化。

无血清培养的缺点:

1.细胞在无血清培养基中易受某些机械因素和化学因素的影响,培养基的保存和应用不如传统的合成培养基方便。

2.针对性很强,一种无血清培养基仅适合某一类细胞的培养。

3.贴壁细胞的无血清培养基需要配合包被基质进行培养。如PLL、PDL、Laminin、玻粘连蛋白等。该包被过程较为繁琐、费时,且包被稳定性较差。

针对无血清培养的以上缺点,增强培养板的稳定性能,省去客户对培养板繁琐的包被过程,海狸纳米科技自主研发的生物纳米表面技术(如示意图1),利用天然活性的多肽、糖类及其它高分子材料对常规细胞培养表面进行功能化改性。该产品可促进MSC/NSC/Neuron等细胞在无血清培养体系下的贴壁生长,能够完美地取代传统培养技术中繁琐费时且稳定性差的蛋白包被培养表面。


产品预包被原理示意图1

产品使用简单方便,将对数生长期的细胞收集后,直接接种到培养表面即可,即拆即用。

案例1:BeaverNano™无血清细胞培养耗材用于大鼠神经干细胞培养


图1 大鼠神经干细胞在不同细胞培养表面贴壁生长的对比实验(100×相差显微镜照片)。


图2 大鼠神经干细胞进行3次传代培养后的巢蛋白(nestin)表达水平。红色染色表示神经干细胞巢蛋白分泌情况,蓝色染色表示神经干细胞核。(100×)

案例2:BeaverNano™无血清细胞培养耗材用于大鼠神经元细胞培养


图3大鼠海马神经元细胞在不同细胞培养表面的生长状况

图3表明BeaverNano™无血清细胞培养表面更有利于大鼠海马神经元细胞的分散生长,方便后续的细胞检测实验

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产品名称 货号 包装
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