如何减少血清对细胞培养的影响？具体该怎样操作呢？

2026-02-12 15:18阅读：

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如何减少血清对细胞培养的影响？具体该怎样操作呢？

百欧博伟生物：血清因成分复杂、批次差异大等特点，可能对细胞培养的稳定性、实验重复性及后续应用（如蛋白纯化、细胞治疗）产生不利影响。减少其影响需从“源头控制、过程优化、替代升级”三个维度入手，具体策略如下：

一、源头控制：严格筛选与质控血清，降低固有风险

血清的质量差异是影响细胞培养的核心源头，需通过标准化筛选和检测减少初始风险：

1、优先选择高稳定性、合规性血清

选择胎牛血清（FBS）而非其他动物血清（如牛血清、马血清）：FBS 含更丰富的生长因子，且胎牛未接触外界病原体，污染风险更低（如病毒、支原体）；

优先选择已认证的商品化血清：需符合国际标准，并提供完整质控报告（包括无菌性、内毒素、血红蛋白、支原体检测结果），避免使用来源不明或自行制备的血清。

2、严格检测关键质量指标

即使是商品化血清，使用前也需

针对性检测，核心指标包括：

无菌性：通过需氧 / 厌氧培养（检测细菌、真菌）和 PCR 法（检测支原体），确保无微生物污染；

内毒素含量：要求 < 5 EU/mL（内毒素过高会引发细胞炎症反应、抑制增殖），通过鲎试剂法验证；

细胞兼容性：用目标细胞系（而非通用细胞）进行“预实验”：将血清按常规浓度（如 10%）加入基础培养基，培养细胞后观察贴壁率、倍增时间、细胞形态，筛选与目标细胞适配性最佳的批次；

批次一致性：对长期实验（如传代培养、药物筛选），需一次性采购同一批次血清（或至少 3-5 个批次），并通过蛋白电泳、生长因子定量验证批次间成分差异，避免中途更换批次导致实验波动。

二、过程优化：合理使用血清，减少使用过程中的负面影响

在血清使用的“储存、配制、培养”全流程中，通过规范操作降低额外干扰：

1、优化血清的储存与解冻方式

储存：血清需分装为小规格（如 10mL / 管）后于 - 20长期储存（避免反复冻融），4短期储存不超过 1 周；若长期不用（>6 个月），建议 - 80储存，减少活性成分降解；

解冻：37水浴中缓慢融化（避免水温过高或剧烈摇晃），融化后轻轻颠倒混匀（避免产生气泡，气泡会破坏血清中的蛋白成分），融化后需在 24 小时内使用。

2、控制血清使用浓度，避免“过度添加”

血清并非浓度越高越好，过高浓度可能引入更多杂质、增加细胞代谢负担，需根据细胞类型优化：

常规传代细胞系：血清浓度控制在5%-10% 即可满足生长需求；

原代细胞 / 敏感细胞（如间充质干细胞、神经元）：可适当提高至10%-15% ，但需通过梯度实验（如 5%、10%、15%、20% 浓度对比）确定“最低有效浓度”，避免不必要的高浓度使用；

特殊阶段调整：如细胞冻存时，血清浓度可增至 20%-30%（提供保护作用），但复苏后需尽快更换为常规浓度培养基，减少高浓度血清的长期影响。

3、减少血清对实验检测的干扰

血清中的蛋白、激素等成分可能干扰后续检测，需针对性处理：

若需检测细胞分泌的小分子物质（如细胞因子）：可在检测前将细胞换为无血清培养基饥饿培养 4-8 小时，减少血清成分对检测结果的掩盖；

若进行蛋白纯化（如细胞表达的重组蛋白）：血清中的白蛋白、球蛋白会增加纯化难度，需选择“无血清培养阶段”收集上清，或使用血清替代物。

三、替代升级：用血清替代物或无血清培养基，从根本上减少依赖

减少血清影响的终极方案是降低或摆脱对血清的依赖，目前主流方向为“血清替代物”和“无血清培养基”：

1、使用血清替代物（Serum Replacement, SR）

血清替代物是人工配制的、成分明确或半明确的混合物，可模拟血清的营养功能，同时避免复杂杂质：

常见类型：如 KnockOut™ SR（适用于胚胎干细胞、诱导多能干细胞）、BIT 9500（适用于免疫细胞）、Albumax™（以白蛋白为核心，补充必需脂肪酸和微量元素）；

优势：成分更可控（无未知病毒 / 支原体）、批次差异小、可减少对细胞分化 / 功能的干扰（如避免血清中激素导致的细胞表型改变）；

注意：需根据目标细胞系筛选适配的替代物，部分替代物需与基础培养基按比例混合，且可能需要 2-3 代细胞的适应期。

2、采用无血清培养基（Serum-Free Medium, SFM）

无血清培养基是完全不含血清的合成培养基，通过添加明确的重组生长因子、氨基酸、维生素、微量元素等，满足细胞生长需求，是目前减少血清影响的最优选择：

适用场景：

大规模细胞培养（如 CHO 细胞生产重组蛋白、CAR-T 细胞制备）：避免血清杂质对产物纯化的干扰；

细胞功能研究（如细胞分化、信号通路分析）：成分明确，可精准控制实验变量；

细胞治疗领域：符合 GMP 标准的无血清培养基可避免外源病原体污染，保障临床应用安全；

选择与优化：需选择针对特定细胞的专用无血清培养基，部分细胞需在无血清培养基中添加“适应性添加剂”（如胰岛素、转铁蛋白），并通过传代适应（从含血清逐步过渡到无血清），避免细胞因环境突变而死亡。

四、特殊场景处理：针对高敏感实验的额外优化

若实验对血清影响极为敏感（如单细胞测序、细胞代谢组学），需进一步精细化控制：

血清预处理：对必须使用血清的场景，可通过“活性炭吸附”去除血清中的小分子杂质（如激素、脂质），或通过“超速离心”（100,000×g，4离心 1 小时）去除血清中的脂蛋白、大分子量蛋白，减少对检测的干扰；

使用“血清批次库”：对长期、多批次重复实验，可将筛选后的同一批次血清分装为大量小规格，建立“血清批次库”，确保所有实验使用完全一致的血清，从根本上消除批次差异；

设置血清对照：在实验设计中加入“血清浓度梯度对照”（如 0%、5%、10% 血清组）和“不同批次血清对照”，明确血清对实验结果的影响程度，便于后续数据校正。

五、总结

减少血清对细胞培养的影响需遵循“先质控、再优化、后替代”的逻辑：首先通过严格筛选和检测控制血清本身的质量风险；其次在使用过程中规范操作、优化浓度，减少额外干扰；最终通过血清替代物或无血清培养基实现“去血清化”，从根本上提升细胞培养的稳定性和实验重复性。具体策略需结合细胞类型、实验目的（如基础研究、工业生产、临床应用）灵活选择，核心目标是在“满足细胞生长需求”和“降低血清负面影响”之间找到最优平衡。

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