在无血清培养基的配方讨论中，白蛋白和转铁蛋白常常占据主角位置，而胰岛素——这个几乎出现在每一款无血清培养基成分表中的因子——反而很少被单独拿出来讨论。

这是一个奇怪的忽视。因为无论你用哪家供应商的无血清培养基，胰岛素几乎从不缺席。它不仅是细胞代谢的"燃料开关"，更是维持多种工业细胞株（CHO、HEK293、Vero、MSC）持续增殖的关键瓶颈因子。

本文从胰岛素的生物学功能出发，系统梳理重组胰岛素在无血清培养中的角色、选择策略和应用要点。

01 胰岛素在细胞培养中到底做了什么

胰岛素是一种由 51 个氨基酸组成的多肽激素。在体内，它由胰腺 β 细胞分泌，负责调控血糖、促进合成代谢。在培养皿里，胰岛素的角色远不止"降血糖"那么简单。

促增殖信号传导

在细胞培养环境中，胰岛素主要通过两条通路发挥作用：

第一，通过结合胰岛素受体（IR），激活 PI3K/Akt 通路，促进葡萄糖摄取和糖原合成，同时上调氨基酸转运蛋白的表达，为细胞提供持续的营养供给。

第二，在较高浓度下，胰岛素可以交叉激活胰岛素样生长因子-1 受体（IGF-IR）。IGF-IR 的激活触发的不是代谢信号，而是有丝分裂信号——Ras/Raf/MAPK 通路被打开，细胞进入增殖程序。

这就是为什么无血清培养基中胰岛素的添加浓度通常远高于生理浓度（mg/L 级而非 ng/L 级）：在无血清体系里，胰岛素被同时当作代谢因子和生长因子使用。

抗凋亡效应

胰岛素通过 Akt 信号通路磷酸化并失活促凋亡蛋白 Bad 和 Caspase-9，同时上调抗凋亡蛋白 Bcl-2 的表达。对 CHO、HEK293 这类长期悬浮培养的生产细胞株，胰岛素的抗凋亡功能意味着更高的活细胞密度和更长的培养周期。

对葡萄糖和氨基酸代谢的调控

胰岛素促进 GLUT4 葡萄糖转运蛋白的膜转位，加速葡萄糖进入细胞。同时激活 mTORC1 信号通路，促进蛋白质合成。这两个效应在无血清培养基中尤为重要——因为缺乏血清提供的天然生长因子，细胞对培养基中有限的营养物质更加依赖高效的摄取机制。

02 ITS 配方中的胰岛素：不止"加进去"那么简单

ITS（Insulin-Transferrin-Selenium）是无血清培养基中最经典的三因子添加组合。三者的分工明确：胰岛素驱动增殖信号和代谢；转铁蛋白转运铁离子，维持关键酶活性；亚硒酸钠提供硒元素，支持谷胱甘肽过氧化物酶活性。

但 ITS 并不是一个固定配方，胰岛素的浓度需要根据细胞类型和培养目的调整：

• CHO 细胞蛋白表达：5-10 μg/mL — 维持高密度悬浮培养

• HEK293 病毒生产：5-10 μg/mL — 支持转染后细胞恢复

• MSC 扩增：1-5 μg/mL — 与 bFGF 协同，避免过度刺激分化

• 杂交瘤细胞：5-10 μg/mL — 传统添加浓度

• Vero 细胞疫苗生产：1-5 μg/mL — 低浓度即可维持代谢

胰岛素浓度不是越高越好。在 MSC 培养中，过高浓度的胰岛素可能通过持续激活 IGF-IR 加速细胞老化或触发非特异性分化。在 CHO 细胞中，过量的胰岛素信号可能导致乳酸代谢异常。最适浓度需要通过细胞生长曲线和代谢物分析确定。

03 实际应用中的关键注意事项

胰岛素溶液的不稳定性

胰岛素在水溶液中容易形成纤维状沉淀和脱酰胺降解产物，尤其在 37°C 培养温度和反复冻融条件下。建议：分装后在 -20°C 保存母液；避免反复冻融超过 3 次；添加到培养基后尽快使用，不长期存放含胰岛素的完全培养基。

与转铁蛋白的协同

胰岛素和转铁蛋白在无血清培养基中具有明显的协同效应。转铁蛋白为细胞提供铁离子用于核糖核苷酸还原酶（DNA 合成关键酶）的活性，而胰岛素通过 mTOR 信号推动蛋白质合成。两者同时缺失时，多数细胞株在 48 小时内出现明显的增殖停滞。补回两者后，细胞通常在 24 小时内恢复生长。

与 bFGF 的分工

在 MSC 无血清培养中，bFGF 负责维持干性（通过 FGF 受体激活维持 Oct4、Nanog 表达），胰岛素负责提供基础代谢支持和广谱增殖信号。bFGF 是"方向盘"，胰岛素是"油门"。缺少 bFGF，MSC 会分化；缺少胰岛素，MSC 会停摆。

04 知禾泰克重组人胰岛素产品

产品货号：CK1038S | 英文名称：Recombinant Human Insulin | 规格：冻干粉，-20°C 保存。适用于 ITS 配方及无血清培养基配制，与ART202S 转铁蛋白、ART103S 白蛋白同一体系。

05 结语

胰岛素在无血清培养基中不是配角。它是代谢驱动、增殖信号和抗凋亡保护三重功能的集合。随着 CGT 和生物制药行业对无血清、无动物源、成分明确培养基的需求持续增长，重组人胰岛素的角色只会越来越重。把它当作"基础成分"而忽视它的质量差异，是成本最低的错误——因为胰岛素出了问题，整个培养体系都会停摆。

参考资料

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