Stem Cell | 無血清細胞培養基的秘密 2020/12/16

無血清細胞培養基的秘密

細胞培養技術在生命科學研究領域是不可或缺的。在科研上，細胞培養基（medium）一般都會加入血清（Serum）來補充蛋白質（protein）、生長因子（growth factor）或其他營養物質（nutrients）等，大部分細胞培養會選擇使用胎牛血清（fetal bovine serum, FBS）。近年來也陸續有多樣的血清種類，例如：人類血小板生長因子（platelet-rich plasma, PRP）、小牛血清（bovine growth serum, BGS ）等，ACE Biolabs也提供 Specsure® Bovine Growth Serum (BGS)作為細胞培養時的血清添加物。

為什麼要發展無血清培養基？

顧名思義，無血清培養基（serum-free medium, SFM）係指不含任何血清成分的合成培養基。近年來，因為細胞治療（cell therapy）的快速發展與生物工業上的製備抗體、病毒抗原或是重組蛋白表達時，細胞培養基中的血清成分複雜，可能會影響製程或是增加不穩定的因素，因此，無血清培養基成為其目標，現今已有許多成熟的產品可供應研究人員做選擇。

血清培養基的缺點

血清是一種成分極為複雜的混合物，為細胞培養增添了許多不可控制的變因。含有血清的培養基缺點如下：(1) 價格昂貴，血清的費用約佔細胞培養費用的50-60%。(2) 血清可能會帶有污染源，FBS最常見的即為支原體或黑膠蟲汙染（污染防治可參考—Cell culture | 細胞汙染防治與清潔）。(3) 血清中複雜的成分會使疫苗、細胞因子、單克隆抗體等的分離或純化帶來很大的困擾。

無血清培養基的優點

1. 避免血清批次間的差異，提高細胞培養的可重複性。
2. 避免血清自身的污染源污染。
3. 避免血清成分影響研究結果或是產品製程。
4. 提高產品表達水準並易於純化。

無血清培養基的秘密

無血清培養基（SFM）的主要成分為基礎培養基和添加物，每家廠商的無血清培養基的基礎成分其實大同小異，重要的是其中的添加的黏附因子與生長因子等。其主要成分為下列幾種：

1. 黏附因子：約有80%的細胞是屬於貼附型生長。一般的細胞培養基是利用血清作為其來源，在無血清培養基中，細胞黏附因子就是很重要的物質，一般多為細胞外基質（Extracellular Matrix）的組成分，例如：laminin、collagen、fibronectin等，這些成分可以幫助細胞貼附並維持細胞生長型態。
2. 生長因子：生長因子是維持細胞活性與促進細胞增生、遷移、分化等，不可或缺的要素。
3. 酶抑制劑：貼附型細胞一般多以胰蛋白酶（trypsin）進行繼代。在一般細胞培養中，FBS就含有抑制trypsin的成分，當加入新鮮含有FBS的medium時便會終止trypsin的反應，所以無血清培養基必須添加trypsin抑制劑。
4. 結合蛋白（binding protein）、轉運蛋白（transport protein）：無血清培養基大多添加transferrin和albumin，以維持細胞正常的型態與行為。