细胞培养基的历史和发展趋势

DU毛毛

　　最早由血浆、血清或组织提取物组成的培养基可成功用于动物细胞的培养,然而生物来源成分的复杂性和不确定性易导致批次波动和污染风险,且无法阐明培养基中支持细胞生长所需的最低限度的特定营养成分。因此,许多研究通过对细胞构成和血清组成进行分析,鉴定出细胞生长所需的关键因子来开发无血清、化学成分明确的细胞培养基。HarryEagle首先开创了包含氨基酸、维生素、辅因子、碳水化合物和盐类以及透析血清的基础配方,随后基于蛋白质消耗、细胞组成和氨基酸代谢的分析升级成包含28种必须代谢物的EMEM列。现在，生物科学的影响已突破上述传统的领域，通过封板膜可以让生物研究能加的便利，随着基因工程技术的发展，基因治疗将为控制和治疗人类遗传病开辟广阔的前景。

　　Dulbecco和Freeman的DMEM将EMEM中的氨基酸和维生素浓缩了四倍,可以支持更好的细胞生长和维持较高的细胞密度,至今仍然是大多数无血清培养基的基础。Ham发明的F12是早期一款比较成功的完全化学成分限定的无血清培养基,可以支持CHO细胞的生长。但该培养基专为单细胞培养和扩增所设计,因此不适合支持高细胞密度的生长則。Sato等后来通过将F12和Dulbecco培养基混合,并补充激素、生长因子和转铁蛋白来弥补该缺陷,并在此基础上开发了名为DMEM/F12的新配方。Murakami等在这项工作的基础上确定了四种必需的关键添加剂:乙醇胺、转铁蛋白、胰岛素和硒,以替代化学成分限定培养基中的血清。这四种物质添加在一起形成的补充剂（ITES）便开始用作早期无血清培养基中的血清替代物毫无疑问,培养基是细胞培养技术中最重要的影响因素。

　　培养基支持细胞存活、增殖并保证细胞功能,这意味着培养基的质量将直接影响研究结果、生物制药生产率和辅助生殖技术的治疗结果。因此,对于从事细胞培养的研究人员来说,选择适合其目标的培养基至关重要。自这些早期的研究成果发表以来,许多团队在此基础上继续开展无血清细胞培养基的开发和优化工作,以期支持更高的细胞生长密度、细胞维持活率和产物表达。几家专门从事细胞培养基的公司为重组CHO细胞的生产工艺开发和优化了基础和补料培养基组合。然而,商业化培养基配方保密,不利于研究人员在遇到问题时,自行修改培养基配方以确定实验中出现问题的原因。而使用个性化自主开发的化学成分限定的培养基进行抗体药物生产,不仅在原料控制和培养基供应商的选择上显示出优势,更重要的是,可以灵活地进行工艺开发和抗体药物生产所需的后续优化。