在細(xì)胞農(nóng)業(yè)領(lǐng)域，尋找胎牛血清（FBS）的替代物一直是個熱門話題。FBS 價格高昂、批次間差異大，且其生產(chǎn)過程還涉及動物倫理問題，在培育肉生產(chǎn)中使用 FBS 著實(shí)不太理想。不過，最近科學(xué)家們?nèi)〉昧艘豁?xiàng)重要突破！他們成功開發(fā)出一種適用于大西洋鯖魚細(xì)胞系（Mack1）增殖的低血清培養(yǎng)基，這一成果發(fā)表在《ACS Sustainable Chemistry & Engineering》雜志上。
研究人員此次的目標(biāo)，是要找到能在低血清條件下促進(jìn)鯖魚肌肉細(xì)胞生長的培養(yǎng)基配方。他們先是逐步降低 FBS 濃度，讓 Mack1 細(xì)胞適應(yīng)低血清環(huán)境。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，當(dāng) FBS 濃度從 20% 降至 10% 時，細(xì)胞雖能適應(yīng)，但倍增時間延長；而濃度進(jìn)一步降至 5% 及以下時，細(xì)胞增殖能力逐漸喪失，從圖 1 中就能明顯看出細(xì)胞在不同 FBS 濃度下的生長差異，5% FBS 培養(yǎng)的細(xì)胞形態(tài)更細(xì)長，看起來也不如 7.5% FBS 培養(yǎng)的健康 。
圖1 Mack1 細(xì)胞在不同血清濃度下的生長特性
接著，研究人員從非動物來源的物質(zhì)中篩選潛在的血清蛋白替代物。像從羽扇豆、豌豆、油菜籽等提取的蛋白質(zhì)，在低血清（2.5% FBS）條件下，除豌豆蛋白外，其他測試的蛋白質(zhì)分離物都能在適宜濃度范圍內(nèi)促進(jìn) Mack1 細(xì)胞生長。其中，油菜籽蛋白分離物（RPI）表現(xiàn)尤為突出，在較寬濃度范圍（50 – 400 μg/mL）內(nèi)都能促進(jìn)細(xì)胞生長，在 200 和 400 μg/mL 時效果顯著（P<0.001）。
除了蛋白質(zhì)，研究人員還對多種成分進(jìn)行了逐一篩選。在低血清（2.5% FBS）條件下，胰島素、亞硒酸鈉、L - 抗壞血酸 2 - 磷酸、成纖維細(xì)胞生長因子（FGF） - 2、轉(zhuǎn)化生長因子（TGF） - β1 和亞油酸等 7 種成分，對 Mack1 細(xì)胞生長有顯著促進(jìn)作用。從圖 2可以看到這些成分在促進(jìn)細(xì)胞生長方面的積極效果，比如亞硒酸鈉和胰島素的促進(jìn)作用就比其他化合物更明顯。但在無血清條件下，除胰島素外，其他成分都無法改善細(xì)胞生長。
基于這些篩選結(jié)果，研究人員將 6 種成分（胰島素、亞硒酸鈉、L - 抗壞血酸 2 - 磷酸、亞油酸、FGF - 2 和 TGF - β1）與 RPI 組合，配制成低血清培養(yǎng)基進(jìn)行長期測試。實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，添加 RPI 的培養(yǎng)基能讓細(xì)胞連續(xù)傳代 6 次，不過細(xì)胞生長仍未恢復(fù)到 7.5% FBS 培養(yǎng)基的水平。后來，研究人員又嘗試混合基礎(chǔ)培養(yǎng)基，發(fā)現(xiàn)將 L - 15 與 F - 12 按 1:1 混合，能顯著促進(jìn)細(xì)胞增殖。從圖 5 中可以看出，優(yōu)化后的培養(yǎng)基（LF2.5% + M7 + RPI）培養(yǎng)的細(xì)胞，在 55 天內(nèi)實(shí)現(xiàn)了 30 次以上的倍增，且細(xì)胞形態(tài)未發(fā)生改變。
圖2 多種化學(xué)成分明確物質(zhì)在低血清條件下對細(xì)胞生長的促進(jìn)作用
總的來說，胰島素、硒、L - 抗壞血酸 2 - 磷酸，以及亞油酸、FGF - 2 和 TGF - β1 在低血清培養(yǎng)基的開發(fā)中發(fā)揮了關(guān)鍵作用。這些成分與油菜籽蛋白和 F - 12 培養(yǎng)基結(jié)合，極大地促進(jìn)了鯖魚細(xì)胞的生長，顯著降低了對 FBS 的依賴。這項(xiàng)研究為無血清培養(yǎng)基的開發(fā)提供了重要的理論基礎(chǔ)和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，不過想要完全去除細(xì)胞培養(yǎng)基中的 FBS，還需要進(jìn)一步深入研究
原文鏈接： https://doi.org/10.1021/acssuschemeng.4c03345
來源：微生物安全與健康網(wǎng)，作者~張宏圖。
