无血清细胞培养基：开启生物制药的新篇章

来源：埃泽思生命科学

无血清培养基是一种在生物技术中使用的细胞培养基，它不包含动物血清，因此可以避免因使用血清而带来的批次间差异和未知因素的影响，从而提高了细胞培养的可控性和可重复性。这种培养基的应用范围广泛，包括但不限于疫苗生产、抗体与重组蛋白生产、细胞及基因治疗、原代细胞培养等。

无血清培养基作为生物技术中的一种关键培养基，不仅提高了实验的精确性和可靠性，还推动了相关领域的快速发展。随着技术的进步和市场的扩展，无血清培养基的未来发展前景看好。

无血清培养基的发展历程

无血清培养基的发展历程可以分为几个关键阶段，从最初的依赖动物血清的培养基到完全去除血清的培养基，这一过程体现了科学家的不断创新和对更安全、更经济培养方式的不懈追求。

1早期探索阶段：1976年，Hayashi等人首次提出了无血清培养基的概念，这标志着无血清培养基研究的开始。

2研究与开发阶段：1980年代后，无血清培养基的研究与制备得到了广泛发展。科学家们开始寻找能替代血清的化学成分，以满足细胞培养的需求同时避免血清带来的潜在风险。

3技术突破阶段：1990年代，无血清培养基的研究取得了重大突破。例如，1991年Gibco推出的CHO-S-SFM系列无血清培养基实现了CHO细胞的完全无血清培养。

4产品化与应用推广阶段：21世纪初，随着技术的成熟和市场的需求增加，无血清培养基开始大规模生产和应用。这一阶段，无血清培养基逐渐从实验室走向工业生产，支持高密度培养和高产物表达。

无血清培养基的分类与应用

分 类

1一般无血清培养基（Serum-Free Medium, SFM）：不添加血清，但可能包含一些动物源性或植物源性的蛋白质或其水解物，以支持细胞的生长和增殖。

2无动物源培养基（Animal Component Free Medium, ACFM）：不含有任何动物源性成分，完全由化学成分明确的组分组成，用于减少动物源性污染的风险。

3无蛋白培养基（Protein-Free Medium, PFM）：除了基本营养素外，不包含任何蛋白质，适用于对蛋白质敏感的细胞培养。

4化学成分限定培养基（Chemically Defined Medium, CDM）：完全由化学成分明确的组分组成，不包含任何动物源性或植物源性成分，用于精确控制细胞培养的环境。

应用

1重组蛋白生产：无血清培养基常用于重组蛋白的生产，如在CHO细胞系中。

2单克隆抗体生产：在杂交瘤细胞和骨髓瘤细胞的培养中，无血清培养基用于生产单克隆抗体。

3病毒疫苗生产：无血清培养基也被用于病毒疫苗的生产，如在Vero细胞系中。

4干细胞研究：在干细胞的研究中，无血清培养基帮助维持细胞的分化路径和生长状态。

5细胞与基因治疗：在细胞治疗和基因治疗的研究中，无血清培养基提供了必要的营养和环境控制。

无血清培养基的应用不仅提高了细胞培养的安全性和可控性，还简化了生产流程，降低了成本，并提高了最终产品的质量。

无血清培养基的优势与挑战

优势

1安全性提高：无血清培养基不含动物血清，减少了病毒、支原体和其他潜在污染物的风险，提高了细胞培养的安全性。

2可控性增强：成分明确，可以精确控制培养环境，有利于细胞的生长和分化，以及提高实验的可重复性。

3成本效益：虽然初期研发成本较高，但长期来看，无血清培养基的使用可以减少对昂贵动物血清的依赖，降低生产成本。

4简化生产流程：无血清培养基的使用简化了细胞培养和下游处理的流程，有助于提高生产效率。

5符合伦理要求：减少对动物源性材料的依赖，符合动物福利和伦理要求。

挑战

1研发难度：开发一种适合特定细胞类型的无血清培养基需要大量的实验和优化，这可能涉及复杂的化学成分和生长因子的平衡。

2成本问题：虽然长期使用无血清培养基可能降低成本，但初期研发和验证的成本较高，可能成为中小企业的负担。

3细胞适应性：并非所有细胞类型都容易适应无血清培养基，某些细胞可能需要特殊的成分或条件才能在无血清培养基中生长。

4培养效率：与含有血清的培养基相比，无血清培养基可能在细胞增殖和产物表达方面存在差异，需要进一步优化以达到最佳效果。

5市场接受度：尽管无血清培养基的优势明显，但市场接受度可能受到传统培养方法和观念的影响，需要时间来推广和普及。

无血清培养基的未来展望

无血清培养基的未来展望看起来非常乐观，主要得益于其在生物制药、组织工程和细胞治疗领域的广泛应用。以下是一些关键的发展趋势和展望：

1市场增长与需求增加：

全球无血清细胞培养基市场预计将继续扩大，2022年市场规模约为51亿元人民币，预计到2029年将达到106亿元，2023-2029年间年复合增长率（CAGR）为11.2%。

中国无血清培养基市场也在迅速扩大，2022年市场规模为21.8亿元。

2技术创新与开发：

无血清培养基的开发越来越注重定制化和功能性，通过精准营养配方和生长因子的优化，开发针对特定细胞类型和应用目的的培养基。

AI技术的应用为无血清培养基开发提供了新的可能性，有助于国内企业实现弯道超车。

3国产化替代与技术创新：

国内无血清培养基企业正在加大研发和生产投入，以提高生产效率和降低成本，同时开发新的培养基配方以满足客户需求。

国产无血清培养基的竞争力正在提升，预计将迎来快速替代放量契机。

4应用领域的扩展：

无血清培养基的应用领域正在从传统的生物制药领域扩展到细胞治疗和再生医学等新兴领域，这些领域的需求增长将推动无血清培养基的市场发展。

5国际竞争与合作：

尽管国内无血清培养基市场发展迅速，但国际竞争依然激烈。国内企业需要通过技术创新和质量提升来增强竞争力。

无血清培养基的未来展望表现为持续的市场增长、技术创新、国产化推进以及应用领域的广泛扩展。随着技术的进步和市场需求的增加，无血清培养基行业有望实现更高效和可持续的发展。