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無血清培養(yǎng)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(fā)布時間:2024-09-06    瀏覽次數(shù):708

動物源血清通常作為培養(yǎng)基添加物用于細胞和組織的體外培養(yǎng),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(yǎng)物質(zhì),可支持多種細胞的體外生長。然而,F(xiàn)BS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(zhì)等問題。因此,理想中疫苗和治療蛋白的生產(chǎn)應建立在無血清培養(yǎng)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(zhì)作用、信號轉導研究,而且用于重組蛋白的生產(chǎn)和病毒載體等研究。HEK293是一個天然的貼壁細胞,其懸浮培養(yǎng)的應用也多有報道,但無血清培養(yǎng)和懸浮培養(yǎng)對其潛在的代謝影響研究較少。培養(yǎng)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(fā)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(yǎng)轉化到無血清培養(yǎng),并懸浮馴化的過程,并探究了細胞在不同培養(yǎng)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(yǎng)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(yǎng)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(yǎng),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(huán)境下傳代3-5代以保證適應的穩(wěn)定性。隨后研究人員又將適應無血清培養(yǎng)的貼壁細胞逐步馴化為懸浮細胞。

無血清訓化

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(tài)特征,隨后細胞形態(tài)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(yǎng)體系:CGM血清培養(yǎng)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(nèi)代謝物分析結果表明:懸浮細胞內(nèi)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(yǎng)基中乳酸鹽的濃度較在血清培養(yǎng)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(yǎng)模式(貼壁細胞和懸浮細胞)相較于培養(yǎng)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(yǎng)基下細胞的貼壁和懸浮培養(yǎng)體系被建立。貼壁細胞傳統(tǒng)上被廣泛使用在病毒生產(chǎn)和臨床研究,懸浮生長是藥用蛋白生產(chǎn)平臺。在無血清培養(yǎng)基下不同培養(yǎng)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(wǎng),作者~張宏圖。

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