1976年，Sato等首次發(fā)現(xiàn)在不加入血清的培養(yǎng)基中加入少量生長(zhǎng)因子能夠維持GH3細(xì)胞株的生長(zhǎng)，自此無血清培養(yǎng)技術(shù)越來越得到人們的重視。無血清培養(yǎng)基是繼天然培養(yǎng)基，合成培養(yǎng)基之后的第三類培養(yǎng)基。與傳統(tǒng)的培養(yǎng)基相比較，無血清培養(yǎng)基是不含動(dòng)物血清，但仍可以維持細(xì)胞在體外較長(zhǎng)時(shí)間生長(zhǎng)、增殖的一種培養(yǎng)基。無血清培養(yǎng)基由于其組成成分相對(duì)清楚，制備過程簡(jiǎn)單，在現(xiàn)代生物技術(shù)學(xué)領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。

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無血清培養(yǎng)基體現(xiàn)出以下幾方面的優(yōu)勢(shì)：

1. 培養(yǎng)基化學(xué)組成明確可控；

2. 培養(yǎng)基性能受原料批次影響�。�

3. 培養(yǎng)基被病原微生物污染的潛在風(fēng)險(xiǎn)大大降低；

4. 簡(jiǎn)單、明晰的組分有利于下游生產(chǎn)工藝（如細(xì)胞表達(dá)產(chǎn)物的分離和純化）；

5. 有利于體外培養(yǎng)細(xì)胞的分化。

劣勢(shì)：

1. 細(xì)胞在無血清培養(yǎng)基中易受某些機(jī)械因素和化學(xué)因素的影響，培養(yǎng)基的保存和應(yīng)用不如傳統(tǒng)的合成培養(yǎng)基方便。

2. 成本較高。

3. 針對(duì)性強(qiáng)，一種無血清培養(yǎng)基僅適合某一類細(xì)胞的培養(yǎng)。

無血清培養(yǎng)基組成

大多數(shù)細(xì)胞在基礎(chǔ)培養(yǎng)基中單獨(dú)培養(yǎng)時(shí)都不能增殖，它們需要補(bǔ)充額外的生長(zhǎng)因子和細(xì)胞因子，如激素、轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白、微量元素或ECM因子。激素如胰島素、生長(zhǎng)激素等胰島素作為一種多肽激素，對(duì)哺乳動(dòng)物細(xì)胞具有多效合成作用，促進(jìn)葡萄糖和氨基酸攝取、脂肪生成、單價(jià)陽離子和磷酸轉(zhuǎn)運(yùn)、蛋白質(zhì)和核酸合成。轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白，如轉(zhuǎn)鐵蛋白，轉(zhuǎn)鐵蛋白作為鐵的載體，也有助于降低氧自由基和過氧化氫的毒性水平。ECM因子是某些貼壁生長(zhǎng)細(xì)胞所必需的組分，如纖連蛋白、膠原蛋白、層粘連蛋白等。

無血清與血清體系培養(yǎng)MSC的比較

實(shí)驗(yàn)原材料：

BM-MSCs（骨髓來源，P5）；MSCs無血清培養(yǎng)基；DMEM培養(yǎng)基及胎牛血清。

實(shí)驗(yàn)動(dòng)物模型：

將大鼠隨機(jī)分為4組（每組6只）：SF-MSCs（無血清體系培養(yǎng)）；10%MSCs（DMEM+10%FBS培養(yǎng)）；PBS組；假手術(shù)組。

實(shí)驗(yàn)操作：

對(duì)大鼠進(jìn)行單側(cè)輸尿管結(jié)扎，假手術(shù)組未進(jìn)行單側(cè)輸尿管結(jié)扎。術(shù)后4天，SF-MSCs和10%MSCs（5×10⁶細(xì)胞/大鼠）重懸于0.5 ml PBS，通過尾靜脈注射入大鼠體內(nèi)。在PBS組和假手術(shù)組中，只注射0.5 ml PBS。在術(shù)后7或10天，處死大鼠并對(duì)其腎臟進(jìn)行分析。

實(shí)驗(yàn)結(jié)果：

與假手術(shù)組相比，PBS組在術(shù)后7、10天，促纖維化標(biāo)志物TGF-β1、α-SMA 的mRNA和蛋白水平均升高；注射DMEM+10%FBS培養(yǎng)的MSCs可抑制這些增加，而注射SF-MSCs（無血清培養(yǎng)的MSCs）則抑制得更明顯。腎切片免疫染色顯示，PBS組TGF-β1陽性細(xì)胞數(shù)量增加。在術(shù)后10天，PBS組α-SMA陽性區(qū)域增加，SF-MSCs組比10%MSCs組更顯著地抑制α-SMA陽性區(qū)域的表達(dá)。無血清培養(yǎng)的MSCs可抑制UUO（單側(cè)輸尿管結(jié)扎）誘導(dǎo)的腎小管間質(zhì)纖維化。

Figure 1. SF-MSCs inhibited transforming growthfactor-β1 (TGF-β1) and α-smooth muscle actin (α-SMA) more strongly in ratkidneys with UUO than did 10%MSCs

 

使用Transwell共培養(yǎng)MSCs和THP-1細(xì)胞來源的巨噬細(xì)胞，結(jié)果顯示SF-hMSCs顯著增強(qiáng)了由促炎M1型向免疫抑制M2型巨噬細(xì)胞的轉(zhuǎn)化，提示SF-hMSCs強(qiáng)烈抑制了炎癥的持續(xù)。M2巨噬細(xì)胞的兩種標(biāo)記物CD163和CD206在單獨(dú)巨噬細(xì)胞中未檢測(cè)到很大程度的表達(dá)。然而與10%hMSCs共培養(yǎng)的巨噬細(xì)胞CD163陽性細(xì)胞數(shù)量顯著增加，CD206陽性細(xì)胞輕度增加；與SF-hMSCs共培養(yǎng)的巨噬細(xì)胞，CD163和CD206陽性細(xì)胞呈較高水平升高。相比于10%hMSCs共培養(yǎng)的巨噬細(xì)胞，與SF-hMSCs共培養(yǎng)的巨噬細(xì)胞CD163和CD206陽性細(xì)胞顯著增加。在無血清條件下培養(yǎng)的MSCs能增強(qiáng)巨噬細(xì)胞從促炎性M1到免疫抑制M2的轉(zhuǎn)變。

Figure 2.SF-hMSCs enhanced the polarization of the M1 macrophage phenotype toward the M2 phenotype. THP-1 cells were differentiated into macrophages with phorbol 12-myristate 13-acetate and interferon-γ, and then THP-1 macrophages were  cocultured with hMSCs using a Transwell system for 48 hours.

無血清培養(yǎng)基的新應(yīng)用

隨著無血清培養(yǎng)體系的研究越來越深入，無血清培養(yǎng)基的優(yōu)勢(shì)已越來越被人們所熟知。目前，幾乎所有的動(dòng)物細(xì)胞均可使用無血清培養(yǎng)基來進(jìn)行培養(yǎng)，無血清培養(yǎng)基逐漸取代含血清培養(yǎng)基已成為動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)的一種趨勢(shì)。無血清培養(yǎng)基目前已被廣泛應(yīng)用于細(xì)胞生物學(xué)、藥理學(xué)、腫瘤學(xué)和細(xì)胞工程等領(lǐng)域。如：

1. 用來研究細(xì)胞的分化條件。

2. 用于激素，生長(zhǎng)因子，藥物等于細(xì)胞相互作用的研究。

3. 用于從混雜的細(xì)胞中選取目標(biāo)細(xì)胞。

4. 用于腫瘤病理學(xué)和病因?qū)W的研究。

5. 用于生產(chǎn)疫苗，單克隆抗體，生物活性蛋白等生物制品。

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產(chǎn)品推薦

MSC NutriStem® XF Family

MSC無血清系列產(chǎn)品：

1. MSC無血清基礎(chǔ)培養(yǎng)基（FDA DMF：29469）

2. MSC無血清添加劑

3. PLTGOLD®血小板裂解物（FDA CBER DMF：16784）

4. 重組胰酶

5. D10無血清凍存液（FDA DMF：33508）

6. MSC誘導(dǎo)分化試劑

7. MSC染色試劑

 

REFERENCES
  參考文獻(xiàn)

1. 宗超等, 無血清培養(yǎng)基中蛋白類補(bǔ)充因子重組生產(chǎn)研究進(jìn)展. 藥物生物技術(shù), 2014. 021（002）: p. 162-165.

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