无血清培养基概述
无血清培养基（Serum-Free Media, SFM）是指在细胞培养过程中不添加任何血清，而是通过基础培养基与特定添加成分的组合，维持细胞在体外长时间生长和增殖的人工合成培养基。与传统含血清培养基相比，无血清培养基具有成分明确、批次间差异小、避免血源性污染以及简化下游纯化工艺等优势。
目前无血清培养基已广泛应用于疫苗生产、单克隆抗体制备、重组蛋白表达以及细胞治疗等生物医药领域。根据成分明确程度，无血清培养基可分为无血清培养基、无动物来源培养基、无蛋白培养基和化学成分限定培养基四大类。
无血清培养基的组成特点
无血清培养基主要由两部分组成：
1. 细胞外基质成分
如纤连蛋白、层粘连蛋白等，促进细胞贴壁和铺展。
2. 生长因子和激素
包括碱性成纤维细胞生长因子（bFGF）、表皮生长因子（EGF）、胰岛素样生长因子（IGF-I）等，调节细胞增殖和分化。
3. 转运蛋白和结合蛋白
如转铁蛋白、白蛋白等，负责营养物质运输和稳态维持。
关键添加成分的功能特性
1. 碱性成纤维细胞生长因子（bFGF）
bFGF是成纤维细胞生长因子家族成员，与肝素有高亲和力。在无血清培养基中，bFGF能够刺激细胞增殖和迁移，特别是对于胚胎干细胞，它能有效维持干细胞未分化状态，是大规模细胞培养的关键成分。
2. 胰岛素样生长因子-I（IGF-I）
IGF-I通过与其受体结合，影响糖原代谢、DNA合成和葡萄糖摄取等过程。在含有IGF-I和转铁蛋白的无血清培养基中，IGF-I受体高表达的细胞能够维持较高的存活率并保持持续增殖能力。
3. 表皮生长因子（EGF）
EGF通过与细胞表面受体结合，发挥促有丝分裂作用，显著增强细胞增殖能力。同时，EGF还具有促进细胞黏附和迁移的功能，对需要细胞运动的研究具有重要意义。
4. 肝细胞生长因子（HGF）
作为干细胞来源的生长因子，HGF具有促进细胞分裂、运动及血管生成的作用。它能刺激原代无血清培养的肝细胞DNA合成，对多种组织器官的生长发育具有重要调节功能。
5. 胰岛素
胰岛素是无血清培养基的常用添加组分，通过调节细胞对葡萄糖、氨基酸和脂肪酸的摄取利用，维持细胞生长。其作用机制与浓度相关：生理浓度下主要激活胰岛素受体，而高浓度则通过I型IGF受体触发有丝分裂效应。
6. 转铁蛋白
转铁蛋白是无血清培养基中必不可少的添加物。它通过与转铁蛋白受体结合，将铁离子转运至细胞内，维持细胞生长和增殖所需的关键酶活性。
7. 白蛋白
白蛋白是许多无血清细胞培养系统的重要组分。它具有多重生理功能：作为金属离子结合剂、自由基清除剂、渗透压调节剂以及生长因子载体等。然而，天然来源的白蛋白存在血源性病原体污染风险，因此重组人血白蛋白（rHSA）正逐渐成为更安全的选择。研究表明，rHSA在促进细胞生长方面与血源白蛋白效果相当，但具有更高的安全性和批次一致性。
无血清培养基的发展趋势
随着生物制药行业的快速发展，无血清培养基正朝着成分明确、无动物来源和成本优化的方向发展。化学成分限定培养基作为最理想的培养基类型，虽然目前并非所有细胞都能在其中达到高表达水平，但通过持续的配方优化和工艺改进，其应用范围正不断扩大。
未来，随着基因工程技术和组学分析的进步，无血清培养基将在生物制品生产和细胞治疗等领域发挥更加重要的作用。
