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[摘 要]无血清培养技术模拟人体细胞的生长环境，在不含血清的环境中进行细胞培养，是在含血清培养技术的基础上发展起来的。该培养技术以其培养效果好、培养结果准确、疾病传播率低等优点越来越受到人们的重视，并且在再生医学领域也得到了一定的应用，其主要的应用有细胞增殖、细胞和组织移植、肿瘤的发现、预防和治疗等。本文分析了模拟细胞微环境的无血清培养体系在再生医学领域的应用情况，以期本文的研究可以让无血清培养体系成为再生医学中的新的发展方向和突破口。
[关键词]细胞微环境；无血清培养体系；再生医学领域
中图分类号：R329 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2016）21-0308-01
1 无血清培养体系简介
无血清培养体系是在合成培养体系的基础上发展而来的，主要是寻找替代血清的各种可能性，使无血清培养既能进行细胞培养，又可以避免血清带来的不利影响。与含血清培养相比，具有很多的优点，无血清培养技术的发展是从上世纪七十年代开始的，其中基于生产安全性的重组药物而开发的无血清培养基，不用动物做为蛋白来源，降低了成本也加快了报批的速度，后来逐渐发展成为培养基的组成成分全部为化学已知物，更易进行目标蛋白的分离纯化，要求培养的细胞要具有较高的特异性。
一般无血清培养体系由基础培养和替代血清补充因子两部分组成，其中基础培养是零添加血清的合成培养基，按照细胞的生长要求将各种微量元素和營养物质进行合成为基础培养基。补充因子是代替血清的各种因子，包括激素、生长因子、结合蛋白等，在所有的补充因子中，胰岛素、转铁蛋白、亚硒酸钠是细胞在无血清培养基中生长所必须的，是必须具备的补充因子。
2 无血清培养体系在再生医学领域的应用
2.1 无血清培养基研制配方的应用
研究人员研究发现在无血清合成输卵管液培养基中加入胰岛素、转铁蛋白和硒，可以提高动物胚胎的发育质量，再加入牛血清白蛋白后，可以促进囊胚的发展，可以促进细胞的增殖实验。CHO、Vero等工程细胞是单克隆抗体和基因工程药物的表达载体，在对无血清培养基的研制时，要满足增殖的需要，同时也要表达目的产物。例如CS-NS0细胞是抗-CD25单克隆抗体的表达体，无血清低蛋白培养基可以满足大规模培养和抗体表达的要求，批培养最大活细胞密度和最大抗体浓度都达到很高。基于人胚肾细胞培养的无蛋白培养基，可以用于对抗聚乙烯介导转染慢病毒，具有较高的滴度，成本也较低。针对Vero细胞源乙型脑炎疫苗而研制的无血清培养基，没有任何动物源性成分，疫苗只要添加稳定剂，就可以在常温下保存。
2.2 无血清培养体系在细胞增殖方面的应用
雌二醇是无血清培养基中经常添加的激素，如果其浓度较高，会抑制毛囊的生长；PDGF、TGF-β、FGF是三种信号通路，可以促进间质干细胞的生长分化，如果其中之一受到抑制作用会影响间质干细胞的生长，如果三种信号通路结合好，则会使间质干细胞在培养基中传到五代。如果无血清培养基钙浓度较低，下调Smad蛋白介导会维持角膜基质细胞的表型，角膜的上皮细胞也可以长期进行传代培养。中草药是我国的传统医学代表，细胞无血清培养技术也影响到中草药的作用机制，研究显示黄芪可以增加人皮肤表皮干细胞将粒酶转化为录酶，并增强其活性。
2.3 无血清培养基在细胞和组织移植中的应用
无血清培养体系安全性较高，所以广泛应用于基于生物细胞培养的细胞或组织移植治疗中。在无血清培养基中培养骨髓基质干细胞，可以获得与含血清培养基相同的增殖效果，如果患者属于特殊贫血类型并且体重较轻，可以诱导人体成骨，并可以抑制异位骨，这方面比含血清培养更具有优势。采用脂质体转染法转染骨髓间充质干细胞，可以在无血清培养的条件下抑制细胞的凋亡，使骨髓间充质干细胞可以存活于下肢缺血性疾病的治疗中。
如果某些细胞和组织具移植的可能性，如果研制的培养基可以长久的维持细胞特性，这将会促进移植的成功率。新鲜刚分离的肝细胞具有特有的分化属性，此属性如果存在于含血清培养基中就会丧失掉，如果在无血清培养基中添加地塞米松、表皮生长因子、垂体提取物等，肝细胞就会保持3-4周的分化属性，这对于需要肝部移植的患者来说，是一大福音。对由幼年牛软骨外植体组成的无血清培养基进行观察后发现，外植体的力学性能和生物含量得到了有效的加强，其性能一直比较稳定，细胞充满活力。含血清基外植体的力学则有所下降，并且损失了一定的聚糖并发。这充分说明了无血清培养基可以延长成熟细胞的特性，在组织互作无血清培养体系中，需要添加特定的材料来介导才能促进上皮间质的互作。
2.4 无血清培养基在肿瘤治疗方面的应用
无血清培养基具有许多优点，包括可以使细胞生存所需的营养物质得到保证，除掉了血清中的促分化剂，对于肿瘤的发现和治疗具有重要的应用价值。无血清培养可以增加SP2/0细胞中的瘤细胞，这些瘤细胞都具有干细胞特性，可以将SP2/0中的肿瘤干细胞进行富集。细胞外基质可以影响肿瘤细胞的存活、增殖和迁移，无血清培养基中加入纤维连接蛋白后来培养人乳腺癌细胞，可以上调基质 金属蛋白酶的活性。单克隆抗体可以阻断整合素，可以抑制基质金属蛋白酶的活化反应。在进行肿瘤治疗时，对体外诱导扩增CIK细胞及抗肿瘤活性进行研究，分别采用无血清培养和含血清培养基，结果显示无血清培养基可以代替含血清培养基，某些方面还有含血清培养没有的优势。研究人员研究了适合于B16黑色毒瘤细胞培养的无血清培养基，对树突状细胞进行预防。这说明无血清培养的免疫活性细胞可以用于肿瘤的生物免疫治疗。
2.5 无血清培养基在外周血淋巴细胞抑制中的应用
抑制外周血淋巴细胞的无血清培养基是一种生物制剂，主要成分是凝集素、基础培养基和血清替代物，其血清替代物包括牛血清白蛋白、重组人胰岛素、柠檬酸铁和氨基酸母液，外周血淋巴细胞培养基不用动物或者人的血清，不仅降低了培养基成本，还可以降低疾病的传播，此淋巴细胞培养基可以增强淋巴细胞的转换率，促进淋巴细胞的分裂，抑制效果显著，可以广泛用于染色体核型的临床诊断，是康复率低的淋巴疾病的福音。
3 小结
无血清培养体系具有含血清培养体系无法达到的优势，但需要在培养通用性、生产高效性以及成本和安全方面进行改进，未来随着对细胞营养、细胞代谢 、细胞凋亡以及外源蛋白表达等的不断研究，采用更多的科学实验方法，可以使无血清培养基的开发更加快捷，使模拟细胞微环境的无血清培养体系可以广泛应用于生物科学领域，特别是再生医学领域，为更多的疑难杂症以及再生性疾病提供更多的服务。
参考文献
[1] 董书伟，冯秀亮等. 昆明小鼠原始生殖细胞无血清培养基的筛选，西北农林科技大学出版社，2008，36（4）：27-31.
[2] 张万江，王秀梅等. 猪表皮生长因子真核表达产物的体外活性试验，动物医学进展，2008，29（4）：31-33.
[3] 翁少洁，齐连权等.适于无血清贴壁培养的抗凋亡宿主细胞系CHO-IVB2的构建，生物工程学报，2004，20（5）：745-749.
[关键词]细胞微环境；无血清培养体系；再生医学领域
中图分类号：R329 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2016）21-0308-01
1 无血清培养体系简介
无血清培养体系是在合成培养体系的基础上发展而来的，主要是寻找替代血清的各种可能性，使无血清培养既能进行细胞培养，又可以避免血清带来的不利影响。与含血清培养相比，具有很多的优点，无血清培养技术的发展是从上世纪七十年代开始的，其中基于生产安全性的重组药物而开发的无血清培养基，不用动物做为蛋白来源，降低了成本也加快了报批的速度，后来逐渐发展成为培养基的组成成分全部为化学已知物，更易进行目标蛋白的分离纯化，要求培养的细胞要具有较高的特异性。
一般无血清培养体系由基础培养和替代血清补充因子两部分组成，其中基础培养是零添加血清的合成培养基，按照细胞的生长要求将各种微量元素和營养物质进行合成为基础培养基。补充因子是代替血清的各种因子，包括激素、生长因子、结合蛋白等，在所有的补充因子中，胰岛素、转铁蛋白、亚硒酸钠是细胞在无血清培养基中生长所必须的，是必须具备的补充因子。
2 无血清培养体系在再生医学领域的应用
2.1 无血清培养基研制配方的应用
研究人员研究发现在无血清合成输卵管液培养基中加入胰岛素、转铁蛋白和硒，可以提高动物胚胎的发育质量，再加入牛血清白蛋白后，可以促进囊胚的发展，可以促进细胞的增殖实验。CHO、Vero等工程细胞是单克隆抗体和基因工程药物的表达载体，在对无血清培养基的研制时，要满足增殖的需要，同时也要表达目的产物。例如CS-NS0细胞是抗-CD25单克隆抗体的表达体，无血清低蛋白培养基可以满足大规模培养和抗体表达的要求，批培养最大活细胞密度和最大抗体浓度都达到很高。基于人胚肾细胞培养的无蛋白培养基，可以用于对抗聚乙烯介导转染慢病毒，具有较高的滴度，成本也较低。针对Vero细胞源乙型脑炎疫苗而研制的无血清培养基，没有任何动物源性成分，疫苗只要添加稳定剂，就可以在常温下保存。
2.2 无血清培养体系在细胞增殖方面的应用
雌二醇是无血清培养基中经常添加的激素，如果其浓度较高，会抑制毛囊的生长；PDGF、TGF-β、FGF是三种信号通路，可以促进间质干细胞的生长分化，如果其中之一受到抑制作用会影响间质干细胞的生长，如果三种信号通路结合好，则会使间质干细胞在培养基中传到五代。如果无血清培养基钙浓度较低，下调Smad蛋白介导会维持角膜基质细胞的表型，角膜的上皮细胞也可以长期进行传代培养。中草药是我国的传统医学代表，细胞无血清培养技术也影响到中草药的作用机制，研究显示黄芪可以增加人皮肤表皮干细胞将粒酶转化为录酶，并增强其活性。
2.3 无血清培养基在细胞和组织移植中的应用
无血清培养体系安全性较高，所以广泛应用于基于生物细胞培养的细胞或组织移植治疗中。在无血清培养基中培养骨髓基质干细胞，可以获得与含血清培养基相同的增殖效果，如果患者属于特殊贫血类型并且体重较轻，可以诱导人体成骨，并可以抑制异位骨，这方面比含血清培养更具有优势。采用脂质体转染法转染骨髓间充质干细胞，可以在无血清培养的条件下抑制细胞的凋亡，使骨髓间充质干细胞可以存活于下肢缺血性疾病的治疗中。
如果某些细胞和组织具移植的可能性，如果研制的培养基可以长久的维持细胞特性，这将会促进移植的成功率。新鲜刚分离的肝细胞具有特有的分化属性，此属性如果存在于含血清培养基中就会丧失掉，如果在无血清培养基中添加地塞米松、表皮生长因子、垂体提取物等，肝细胞就会保持3-4周的分化属性，这对于需要肝部移植的患者来说，是一大福音。对由幼年牛软骨外植体组成的无血清培养基进行观察后发现，外植体的力学性能和生物含量得到了有效的加强，其性能一直比较稳定，细胞充满活力。含血清基外植体的力学则有所下降，并且损失了一定的聚糖并发。这充分说明了无血清培养基可以延长成熟细胞的特性，在组织互作无血清培养体系中，需要添加特定的材料来介导才能促进上皮间质的互作。
2.4 无血清培养基在肿瘤治疗方面的应用
无血清培养基具有许多优点，包括可以使细胞生存所需的营养物质得到保证，除掉了血清中的促分化剂，对于肿瘤的发现和治疗具有重要的应用价值。无血清培养可以增加SP2/0细胞中的瘤细胞，这些瘤细胞都具有干细胞特性，可以将SP2/0中的肿瘤干细胞进行富集。细胞外基质可以影响肿瘤细胞的存活、增殖和迁移，无血清培养基中加入纤维连接蛋白后来培养人乳腺癌细胞，可以上调基质 金属蛋白酶的活性。单克隆抗体可以阻断整合素，可以抑制基质金属蛋白酶的活化反应。在进行肿瘤治疗时，对体外诱导扩增CIK细胞及抗肿瘤活性进行研究，分别采用无血清培养和含血清培养基，结果显示无血清培养基可以代替含血清培养基，某些方面还有含血清培养没有的优势。研究人员研究了适合于B16黑色毒瘤细胞培养的无血清培养基，对树突状细胞进行预防。这说明无血清培养的免疫活性细胞可以用于肿瘤的生物免疫治疗。
2.5 无血清培养基在外周血淋巴细胞抑制中的应用
抑制外周血淋巴细胞的无血清培养基是一种生物制剂，主要成分是凝集素、基础培养基和血清替代物，其血清替代物包括牛血清白蛋白、重组人胰岛素、柠檬酸铁和氨基酸母液，外周血淋巴细胞培养基不用动物或者人的血清，不仅降低了培养基成本，还可以降低疾病的传播，此淋巴细胞培养基可以增强淋巴细胞的转换率，促进淋巴细胞的分裂，抑制效果显著，可以广泛用于染色体核型的临床诊断，是康复率低的淋巴疾病的福音。
3 小结
无血清培养体系具有含血清培养体系无法达到的优势，但需要在培养通用性、生产高效性以及成本和安全方面进行改进，未来随着对细胞营养、细胞代谢 、细胞凋亡以及外源蛋白表达等的不断研究，采用更多的科学实验方法，可以使无血清培养基的开发更加快捷，使模拟细胞微环境的无血清培养体系可以广泛应用于生物科学领域，特别是再生医学领域，为更多的疑难杂症以及再生性疾病提供更多的服务。
参考文献
[1] 董书伟，冯秀亮等. 昆明小鼠原始生殖细胞无血清培养基的筛选，西北农林科技大学出版社，2008，36（4）：27-31.
[2] 张万江，王秀梅等. 猪表皮生长因子真核表达产物的体外活性试验，动物医学进展，2008，29（4）：31-33.
[3] 翁少洁，齐连权等.适于无血清贴壁培养的抗凋亡宿主细胞系CHO-IVB2的构建，生物工程学报，2004，20（5）：745-749.