动物细胞培养技术，无论在基础研究和生产实践方面都越来越受到生物技术界的重视，现已成为生化工程学科主要前沿领域之一。利用人工培养的动物细胞，可以分离和鉴定病毒，进行遗传工程、代谢及其调节方面的研究，并能根据其表达产物方面的优点，生产出许多与人类健康和生存密切相关的生物技术产品[1]，如疫苗、基因工程药物、抗体药物、基因治疗药物等。
培养动物细胞，无论是为了增殖病毒，还是为了获得相关的生物制品，都力求使细胞大规模、高密度生长，并在高密度下维持高的细胞活性，简化下游纯化工艺，提高生物制品的安全性和产率，降低产品的成本，提高市场竞争力。
在细胞培养中最基础、最关键的因素——细胞培养基的合理选择和使用至关重要，它直接推动或制约着细胞培养技术的发展。细胞培养基从天然培养基（如动物组织提取液、水解乳蛋白等）、传统合成培养基（如199、MEM等）到无血清无动物组分培养基等经过近一个世纪的研究开发，已经取得了很大进展。但由于我国生物技术发展相对滞后，尤其是细胞培养基础技术平台相对薄弱，所以目前国内在生物制品生产中仍大量使用含有动物组分的培养基，如水解乳蛋白、牛血清等，给生物制品带来较大的安全隐患。因此，降低血清用量，采用化学成分明确培养基替代动物来源培养基（如水解乳蛋白）等进行细胞大规模培养，已迫在眉睫。
本文拟就天然培养基的特点及存在的问题，以及解决思路试作论述。
1.天然培养基的特点及存在的问题
组织培养技术建立的早期，体外培养细胞都是利用天然培养基，如蛋白水解物、血清等。其优点是含有丰富的营养物质及各种细胞生长因子、激素类物质，渗透压、pH等也与体内环境相似，缺点是其为成分不明确的混合物，受其来源及法规等问题的限制，制作过程复杂，批次间差异大，并逐渐被合成培养基所取代。实际工作中往往将天然培养基与人工合成培养基结合使用[2]。目前常见有水解乳蛋白和新生牛血清。
1.1水解乳蛋白
水解乳蛋白（Lactalbumin Hydrolysate）为乳白蛋白经蛋白酶和肽酶水解的产物，含有丰富的氨基酸。既有用于细菌微生物培养，又有用于动物细胞培养。细胞培养中一般为0.5％水解乳蛋白（经平衡盐溶解）与合成培养基（如MEM）按1:1混合使用。
1.1.1水解乳蛋白的主要问题
a.给生物制品带来一定的安全风险
由于水解乳蛋白来源于动物，有可能携带传染源，包括病毒和有毒物质。任何一种传染源可能对正在生长的细胞系或者制品带来风险。
b.增加了下游纯化处理的难度
水解乳蛋白及含有动物组分培养基的使用，使生物制品下游处理变得复杂，这对于蛋白质药物显得更加重要。因为从动物细胞中生产生物药品，其面临的最大困难就是如何去除内源或同源蛋白[3]。不确定的成分，象动物肽类物质的引入，势必会增加提取、分离、纯化的步骤，一方面使成本提高，另一方面也会影响生物制品的产量和质量。
1.2新生牛血清
对于在传统培养基配方中生长增殖的大多数细胞系来说，新生牛血清是必不可少的。大多数组织培养的研究者和应用者都非常熟悉血清添加物给予基本培养基配方的良好生长支持特征。然而，新生牛血清的使用也带来了很多问题，并成为生物制品生产水平达到最优化和经济性目标的障碍。
1.2.1新生牛血清的主要问题
a.费用因素
生产血清费用高而效率低，牛血清还必须来源于没有疯牛病、口蹄疫和其它高度传染性疾病的地区。
b.差异
所有血清都是一种成分不确定的混合物，批与批血清之间的组分存在差异。换血清批号要作广泛实验，大量贮存提高了成本。
c.传染源
动物血清有可能携带传染源，包括支原体、病毒和有毒物质等。任何一种传染源可能对正在生长的细胞系或者制品带来风险。
d.法规问题
为了使与传染源相关的风险减少到最低，存在多个国家间限制进出口生物材料的国际法规。
e.产品纯化
牛血清的大量使用增加了下游纯化工艺的负担，影响产品质量及得率。
2.问题的解决途径
面对天然的、有动物组分来源的培养基在用于动物细胞大规模培养生产生物制品过程中带来的问题，使用无动物组分来源的培养基取代天然的、传统的细胞培养基已成为趋势，使用低血清培养基降低牛血清用量也成为研究热点。
通过对细胞生长营养需求以及对生物制品生产要求的认识，已经有生物公司开发了无动物组分、能够替代水解乳蛋白欧（汉）氏平衡盐溶液的替代天然培养基，可用于地鼠肾细胞、BHK21细胞、鸡胚细胞、鸡成纤维细胞及牛睾丸细胞等细胞的生长或培养。
为解决大量添加新生牛血清带来的问题，研究人员开发了富养的低血清细胞培养基，以降低和消除动物血清的影响。细胞在低血清培养基的生长情况甚至优于加入10％新生牛血清的传统培养基中的情况，且可能提高细胞密度、提高病毒滴度。其技术原理是在传统培养基中添加了额外的营养成分，使得新生牛血清的用量可以减少50％甚至70％。低血清细胞培养基可用于培养VERO细胞生产狂犬疫苗、乙脑疫苗，培养BHK21细胞生产口蹄疫等疫苗。
使用低血清细胞培养基有很多优点，如明显节约培养液的成本，减少生物制品的纯化损失，提高产品收率；减少由于不确定蛋白或者其它血清组分带来干扰和差异的风险，提高生物制品的安全性；并且由于血清用量的减少，减少了使用批次，从而使得批间差的影响降低等。
综上所述，在利用动物细胞大规模培养生产生物制品的过程中，采用低血清细胞培养基、替代天然培养基以减少和降低动物来源组分的影响，提高生物制品的安全性和产率等是可行的，且已成为必然趋势。
参考文献
[1]赵佼、谭文松、俞俊棠，动物细胞培养工程的现状与展望[J].华东理工大学学报，1997，23（2）：131－137.
[2]叶勤主编，现代生物技术原理及其应用[M].中国轻工业出版社，2003.
[3]王捷，动物细胞培养技术与应用[M].化学工业出版社，2004.
