牛血清在细胞培养中的应用与选择指南

  细胞培养是指在生理条件下使真核或原核细胞生长的实验室方法。其起源可追溯到20世纪初，当时它被用于研究组织生长和成熟、病毒生物学和疫苗开发、基因在疾病和健康中的作用以及使用大规模杂交细胞系来生产生物制药。胎牛血清（FBS）是一种用于细胞培养的天然培养基，含有大量细胞生长所需的营养物质，常用于动物细胞的体外培养。接下来本文将为大家介绍牛血清在细胞培养中的作用。

 

  牛血清成分和功能

 

  牛血清分为胎牛血清、成年牛血清等，目前细胞培养较为常见的是胎牛血清。胎牛血清是从从胎牛（一般为胎牛脐静脉）血液中提取的血清，是细胞培养中最常用的培养基添加剂之一，含有大量的生长因子和营养物质，能够促进细胞生长和增殖。

 

  牛血清的成分

 

  胎牛血清(FBS)是一种经过时间考验的通用补充剂，用于细胞培养。它提供了许多已被证明可以满足细胞培养的特定代谢要求的化合物，包括激素、生长因子(如胰岛素样生长因子、表皮生长因子、血小板衍生生长因子、成纤维细胞生长因子)、细胞附着因子、pH缓冲剂、蛋白酶抑制剂、维生素、矿物质、脂质(如胆固醇)以及各种未定义的成分。FBS还可以提供转铁蛋白，促进细胞对铁离子的吸收。除了提供营养，FBS还可以作为抗氧化剂，帮助细胞抵抗氧化应激，并促进细胞迁移和分化。

 

  牛血清作用

 

  针对牛血清，实验室常见的是胎牛血清（FBS），成分围绕FBS来介绍。是在采集血液后，经过离心去除血细胞和血浆中的凝固因子（如纤维蛋白）制成的，并经过过滤和灭菌处理以去除污染物。虽然FBS的成分和含量会受到牛的品种、年龄、健康状况等因素的影响，但它含有许多对细胞生长至关重要的物质，包括生长因子(如EGF、IGF、PDGF)，激素(如胰岛素、雌激素)，蛋白质(如转铁蛋白、白蛋白)，辅因子(如维生素)，矿物质(如钙、磷)等。此外，FBS中还存在一些尚未被完全识别的成分，它们可能对细胞生长和分化起到重要的作用。

 

  FBS中含有的细胞外基质蛋白，例如纤连蛋白和层粘连蛋白，可以促进细胞的粘附和生长。FBS中的白蛋白也可以通过与细胞表面的受体结合，促进细胞的粘附。

 

  FBS中的生长因子和细胞因子不仅可以促进细胞生长，还可以影响细胞的分化和功能。例如，EGF促进表皮细胞生长，IGF促进肌肉细胞生长。

 

  FBS可以促进细胞生长和增殖，缩短细胞培养周期，提高细胞产量，降低研究成本。FBS在不同细胞培养体系中的应用，例如，在干细胞培养、肿瘤细胞培养、病毒培养等领域都有广泛的应用。

 

  然而，FBS也存在一些局限性，例如批次间差异、潜在的病毒污染风险，以及伦理问题。因此，需要仔细选择和验证FBS，并关注其质量控制。

 

  牛血清在细胞培养中的应用

 

  牛血清在不同细胞类型中的应用

 

  牛血清，尤其是胎牛血清，在多种细胞类型的培养中被广泛应用。不同的细胞类型对血清成分的需求不同，牛血清可以满足大多数细胞的生长需求。

 

  哺乳动物细胞

 

  细胞系（如HeLa、293T、CHO细胞）：牛血清为这些细胞提供了必需的生长因子、激素和营养物质，促进细胞的增殖和代谢活动。

 

  干细胞（如胚胎干细胞和间充质干细胞）：牛血清有助于维持干细胞的多能性和自我更新能力。培养干细胞时通常会使用经过筛选和处理的高质量血清。

 

  初代细胞

 

  初代培养细胞（如成纤维细胞、内皮细胞）：牛血清中的生长因子和营养物质对初代细胞的存活和增殖至关重要。初代细胞对培养条件较为敏感，血清的质量直接影响细胞的生长状态。

 

  原代培养细胞

 

  动物组织衍生的原代细胞：这些细胞直接从动物组织中分离出来，牛血清中的营养成分有助于细胞从组织环境中适应体外培养条件，并促进细胞的附着和扩增。

 

  牛血清在不同培养阶段的作用

 

  牛血清在细胞培养的不同阶段起到不同的作用，主要包括以下几个阶段：

 

  细胞贴壁阶段

 

  细胞贴壁和附着：牛血清中的黏附因子和细胞外基质成分（如纤连蛋白、层粘连蛋白等）有助于细胞在培养基底物上的附着。这对于贴壁细胞（如成纤维细胞、内皮细胞）尤为重要。

 

  细胞生长和增殖阶段

 

  提供生长因子和营养物质：牛血清含有多种生长因子（如胰岛素样生长因子、表皮生长因子等）、维生素、激素和微量元素，这些成分能促进细胞的分裂和增殖。

 

  维持细胞代谢活动：血清中的糖类、脂类和氨基酸等营养成分为细胞提供能量和代谢所需的物质。

 

  细胞传代和扩增阶段

 

  细胞存活和恢复：在细胞传代过程中，细胞可能受到机械应力和消化酶（如胰酶）的影响，牛血清中的保护因子能帮助细胞恢复并提高存活率。

 

  促进细胞增殖：传代后的细胞需要重新进入生长期，牛血清中的生长因子和营养物质能迅速促进细胞的增殖。

 

  细胞分化阶段

 

  诱导和维持分化状态：对于需要分化的细胞（如干细胞、前体细胞），牛血清中的特定成分能诱导细胞向特定方向分化，并维持其分化状态。根据实验需要，研究人员可能会选择特定类型的牛血清或血清替代物以调控分化过程。

 

  牛血清的选择与质量控制

 

  通蔚提示，在选择牛血清不要随便购买，这些会影响血清的质量。如何选择血清，下面详细介绍一下。

 

  中国海关允许进口的血源地

 

  虽然产血清的国家和地区较多，但目前世界上仅有少数国家的血清感染风险评估符合中国海关要求，包括澳大利亚、新西兰、乌拉圭、德国、英国等。因此，在挑选血清时一定要注意来源地，也能极大降低感染疾病的风险。除了血源地，还需要关注供应商的资质和信誉，以及他们对血清质量的控制措施。

 

  产品严格质控

 

  由于牛血清在人科学研究和生物制药生产中非常重要，很多国家都将其纳入药典，在我国的中华人民共和国药典Ch.P中规定了牛血清的定义和质量标准。此外，一些国际标准(例如ISO标准)也对FBS的质量提出了要求。一些供应商会提供FBS的质量检测报告，例如蛋白质含量、内毒素含量、病毒检测结果等，可以参考这些报告选择质量更可靠的FBS。

 

  除了药典规定的质量标准，FBS中的内毒素含量也是一个重要的质量控制指标，因为内毒素会对细胞造成毒性作用，影响实验结果。

 

  批间差异小

 

  血清批间差是客观存在的，因为血清制品来源于天然活体，供体牛的生理状况、健康状况均不同，且受饲养环境的地形、风貌、饮食、水源等影响，体内各类蛋白、生长因子和酶类的含量均有巨大差异，所以血清具有含量复杂且不固定的特性，批间差异在所难免。即使是相同品牌的胎牛血清，在蛋白质含量等方面，也可能会存在批次差异。

 

  一些供应商会提供FBS的批次间一致性数据，例如蛋白质含量、生长因子活性等指标的变异系数，可以参考这些数据选择批次间差异更小的FBS。如果不得不使用不同批次的胎牛血清，请进行验证实验以确保结果的可重复性。

 

  其他选择建议

 

  除了选择优质的FBS，还需要根据细胞类型、培养目的、实验设计等因素选择合适的FBS。如果可能的话，尽量选择已验证过的FBS，以减少实验中的不确定因素。对于一些敏感的细胞类型或实验，可以选择无血清培养基或其他替代品，以降低FBS带来的风险。

 

  综合上述，我们了解到牛血清在细胞培养中的作用，充分了解牛血清，便于我们在实验过程中为细胞选择合适的牛血清。