無血清培養對于HEK293細胞的影響：從懸浮細胞建立和貼壁無血清適應到細胞生長和代謝變化探究
發布時間：2024-09-06 瀏覽次數：580
動物源血清通常作為培養基添加物用于細胞和組織的體外培養，最常用的血清是胎牛血清（FBS），其包含有生長因子、黏附因子、維生素、轉鐵蛋白、激素和微量元素等多種營養物質，可支持多種細胞的體外生長。然而，FBS的使用會造成較大批次間差異，病毒污染風險和引入不理想物質等問題。因此，理想中疫苗和治療蛋白的生產應建立在無血清培養體系下。
人源細胞HEK293近年來被廣泛地使用，不僅用于基礎研究如蛋白質作用、信號轉導研究，而且用于重組蛋白的生產和病毒載體等研究。HEK293是一個天然的貼壁細胞，其懸浮培養的應用也多有報道，但無血清培養和懸浮培養對其潛在的代謝影響研究較少。培養基對細胞代謝，表型和功能的影響逐漸受到關注。挪威科技大學Mi Jang團隊在Frontiers in Bioengineering and Biotechnology期刊上發表了題為：The impact of serum-free culture on HEK293 cells: From the establishment of suspension and adherent serum-free adaptation cultures to the investigation of growth and metabolic profiles的論文。
該論文描述了將HEK293細胞由血清培養轉化到無血清培養，并懸浮馴化的過程，并探究了細胞在不同培養條件、不同馴化方式及不同表型下的代謝差異。
首先，研究人員使用Freestyle 293 表達培養基通過次序降血清法和直接降血清法（如下圖所示）將HEK293適用于無血清培養基。當細胞聚合度達到70%時被依次傳代，相鄰適應過程的細胞被同時培養，一旦細胞活率低于80%則返回上一級馴化過程。細胞需要在無血清環境下傳代3-5代以保證適應的穩定性。隨后研究人員又將適應無血清培養的貼壁細胞逐步馴化為懸浮細胞。
無血清馴化過程中，當血清含量高于5%時，HEK-293仍保持其形態特征，隨后細胞形態逐漸變圓，貼壁性減弱。無血清適應后隨即進行懸浮適應，低速（80 rpm）搖瓶并加入抗結團劑馴化，超過三代適應后，細胞可呈單細胞懸浮生長。最終得到了5種培養體系：CGM血清培養組（CGM）、次序馴化貼壁組（Seq. ad）、次序馴化懸浮組（Seq. sus）、直接馴化貼壁組（Dir. ad）和直接馴化懸浮組（Dir. sus）。
胞內代謝物分析結果表明：懸浮細胞內代謝物的濃度通常低于貼壁細胞（亞甲基丁二酸和琥珀酸除外）。細胞在無血清培養基中乳酸鹽的濃度較在血清培養基濃度較高，而氨基酸的濃度下降。代謝物分類結果表明：培養模式（貼壁細胞和懸浮細胞）相較于培養基類型有更大的代謝差異，適應過程造成的差異較小，僅Seq. sus組和Dir. sus組代謝上有輕微的差異。
綜上所述，在無血清Freestyle293培養基下細胞的貼壁和懸浮培養體系被建立。貼壁細胞傳統上被廣泛使用在病毒生產和臨床研究，懸浮生長是藥用蛋白生產平臺。在無血清培養基下不同培養體系的建立將適用于更廣泛的應用場景。該適應過程可為其他無血清馴化提供參考。
論文來源： http://dx.doi.org/10.3389/fbioe.2022.964397
來源：微生物安全與健康網，作者~張宏圖。
