细胞培养基，撑起生物医药的半壁江山

当接种HPV疫苗预防宫颈癌，或使用CAR-T细胞疗法治愈白血病”时，你是否想过这些拯救生命的生物医药产品，背后都离不开一种看似普通却至关重要的“原材料”，它不是精密的仪器，也不是昂贵的抗体，而是给细胞提供基本营养和环境--细胞培养基。培养基看似低调，却直接决定了疫苗、细胞治疗、抗体药物等产品的质量与产量。

 

图：疫苗接种过程

细胞培养基就是人工配制的、能满足细胞生长、增殖和分化的多种物质混合物，通常包含以下组分：

基础营养物质：葡萄糖提供能量，氨基酸构成细胞结构；

生长因子与微量元素：比如胰岛素、EGF（表皮生长因子），相当于“营养添加剂”，能刺激细胞快速增殖；

血清或无血清替代物：早期培养基常添加牛血清，但存在外源病毒污染风险，无血清培养基是用重组蛋白替代血清，安全性更高；

转运蛋白：转铁蛋白（铁载体）与重组人血清白蛋白协同维持营养运输与渗透压；

激素类：胰岛素为核心抗凋亡剂，添加量通常为5-10 μg/mL；

促贴壁物质：如纤连蛋白、层粘连蛋白等，这些物质帮助细胞在无血清条件下贴壁生长；

促生长因子及激素：如胰岛素、转铁蛋白、EGF、bFGF、促红细胞生成素等成分促进细胞生长和分化；

酶抑制剂：如谷氨酰胺、青霉素、链霉素等，用于维持细胞生长环境。

在生物医药领域，只要涉及“体外细胞培养”，就离不开细胞培养基。它的应用场景早已渗透到我们熟知的多个领域，成为产业链中不可或缺的一环。

 

图：疫苗药物生产过程

我们从小到大接种的疫苗，比如乙肝疫苗、水痘疫苗、HPV疫苗、新冠疫苗等大多是需要通过细胞培养来生产。以HPV疫苗为例，生产过程中需要将HPV病毒的衣壳蛋白基因导入昆虫细胞（如Sf9细胞），让细胞大量表达病毒样颗粒--而这个过程，必须在适配的昆虫细胞培养基中进行。

对于细胞治疗领域CAR-T疗法其核心是从患者体内提取T细胞，在体外进行基因改造和大量扩增，再回输到患者体内杀灭癌细胞。而T细胞在体外的“扩增”过程，对培养基的要求堪称“苛刻”。普通培养基难满足T细胞的活化和增殖需求，必须使用添加了IL-2、IL-7等细胞因子的“免疫细胞专用培养基”。这种培养基不仅要保证T细胞的活性，还要避免引入外源污染物。

抗体药物是目前生物医药领域的“明星产品”，2024年全球销售额Top10的药物中，有7款是抗体类药物。而抗体药物的生产，主要依赖CHO细胞体外培养--CHO细胞能高效表达目标抗体，但其培养过程对培养基的要求极高。

随着生物医药产业的快速发展，细胞培养基也在朝着更精准、更高效的方向进化。未来培养基将会更加注重

不同类型的细胞，对营养的需求存在差异；即使是同一种细胞，在不同的培养阶段（如增殖期、表达期），所需的营养成分也不同。未来，“个性化定制培养基”将成为主流--根据细胞类型、培养目的甚至客户的生产工艺，量身设计培养基配方。

细胞培养基的生产过程对成分的精准度要求极高，传统的人工配料方式不仅效率低，还容易出现误差。未来，通过AI算法优化配料比例，利用自动化设备实现精准投料和混合，全程实时监控成分含量--确保每一批培养基的质量都完全一致。

随着“双碳”目标的推进，细胞培养基的生产过程中，原材料的提取、废弃物的处理都将更加注重环保。比如，利用发酵技术生产重组蛋白替代动物来源的成分，减少对动物的依赖；通过工艺优化降低培养基生产过程中的能耗和废水排放，让生产过程更加环保绿色。