無血清培養(yǎng)基體系的特長劣勢詳解

1976年，Sato等首次發(fā)現(xiàn)在不加入血清的培養(yǎng)基中加入少量生長因子能夠維持GH3細胞株的生長，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)基是不含動物血清，但仍可以維持細胞在體外較長時間生長、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清楚，制備過程簡單，在現(xiàn)代生物技術(shù)學領(lǐng)域得到廣泛應用。

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無血清培養(yǎng)基體現(xiàn)出以下幾方面的優(yōu)勢：

1. 培養(yǎng)基化學組成明確可控；

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險大大降低；

4. 簡單、明晰的組分有利于下游生產(chǎn)工藝（如細胞表達產(chǎn)物的分離和純化）；

5. 有利于體外培養(yǎng)細胞的分化。

劣勢：

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

2. 成本較高。

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

無血清培養(yǎng)基組成

大多數(shù)細胞在基礎培養(yǎng)基中單獨培養(yǎng)時都不能增殖，它們需要補充額外的生長因子和細胞因子，如激素、轉(zhuǎn)運蛋白、微量元素或ECM因子。激素如胰島素、生長激素等胰島素作為一種多肽激素，對哺乳動物細胞具有多效合成作用，促進葡萄糖和氨基酸攝取、脂肪生成、單價陽離子和磷酸轉(zhuǎn)運、蛋白質(zhì)和核酸合成。轉(zhuǎn)運蛋白，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細胞所必需的組分，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

實驗原材料：

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。

實驗動物模型：

將大鼠隨機分為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。

實驗操作：

對大鼠進行單側(cè)輸尿管結(jié)扎，假手術(shù)組未進行單側(cè)輸尿管結(jié)扎。術(shù)后4天，SF-MSCs和10%MSCs（5×10⁶細胞/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，處死大鼠并對其腎臟進行分析。

實驗結(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。無血清培養(yǎng)的MSCs可抑制UUO（單側(cè)輸尿管結(jié)扎）誘導的腎小管間質(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細胞來源的巨噬細胞，結(jié)果顯示SF-hMSCs顯著增強了由促炎M1型向免疫抑制M2型巨噬細胞的轉(zhuǎn)化，提示SF-hMSCs強烈抑制了炎癥的持續(xù)。M2巨噬細胞的兩種標記物CD163和CD206在單獨巨噬細胞中未檢測到很大程度的表達。然而與10%hMSCs共培養(yǎng)的巨噬細胞CD163陽性細胞數(shù)量顯著增加，CD206陽性細胞輕度增加；與SF-hMSCs共培養(yǎng)的巨噬細胞，CD163和CD206陽性細胞呈較高水平升高。相比于10%hMSCs共培養(yǎng)的巨噬細胞，與SF-hMSCs共培養(yǎng)的巨噬細胞CD163和CD206陽性細胞顯著增加。在無血清條件下培養(yǎng)的MSCs能增強巨噬細胞從促炎性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)勢已越來越被人們所熟知。目前，幾乎所有的動物細胞均可使用無血清培養(yǎng)基來進行培養(yǎng)，無血清培養(yǎng)基逐漸取代含血清培養(yǎng)基已成為動物細胞培養(yǎng)的一種趨勢。無血清培養(yǎng)基目前已被廣泛應用于細胞生物學、藥理學、腫瘤學和細胞工程等領(lǐng)域。如：

1. 用來研究細胞的分化條件。

2. 用于激素，生長因子，藥物等于細胞相互作用的研究。

3. 用于從混雜的細胞中選取目標細胞。

4. 用于腫瘤病理學和病因?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誘導分化試劑

7. MSC染色試劑

 

REFERENCES
  參考文獻

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