新型无血清技术为非洲猪瘟疫苗量产“破局”

引言：

非洲猪瘟（ASF）是由非洲猪瘟病毒引起的一种高致死性动物传染病，对全球养猪业构成严重威胁。目前尚无商业化疫苗可用，其研发瓶颈之一在于缺乏稳定、可控、且适合大规模生产的病毒培养系统。传统的病毒培养多依赖于胎牛血清（FBS），然而血清成本高、批次差异大，且存在潜在的生物安全风险，限制了其在疫苗生产中的应用。

在这一背景下，日本国家农业与食品研究组织（NARO）的研究团队开展了一项关键研究，成功开发出适用于IPKM细胞的无血清培养系统，为实现ASFV疫苗的标准化、规模化生产迈出了重要一步。该研究成果已于近期发表在《Animals》期刊上。

图1 细胞因子与亲水性聚合物对IPKM细胞无血清贴壁培养的影响

图2 IPKM细胞成功实现无血清长期贴壁传代培养

关键发现：

1、为何选择IPKM细胞？

IPKM细胞是一种永生化猪源巨噬细胞系，由该团队于2017年建立。研究表明，该细胞对多种ASFV毒株——包括野外分离株和细胞适应株——均表现出高度易感性，且无需病毒预先适应即可高效复制病毒，被认为是理想的疫苗生产载体细胞。

然而，传统IPKM细胞培养依赖含有10% FBS的培养基，限制了其在疫苗生产中的进一步应用。血清的使用不仅带来外源因子污染的风险，也违背了生物制品“成分明确、可控”的基本原则。

2、无血清培养基的开发路径

研究团队首先以KnockOut血清替代物（KSR）为基础，逐步构建无血清系统。通过分析IPKM细胞中细胞因子及其受体的表达情况，他们发现猪源集落刺激因子pCSF1与pCSF2是维持细胞增殖的关键。进一步实验证实，两者共同添加可显著促进细胞生长，并减少多核合胞体的形成。

然而，单纯添加细胞因子后，细胞贴壁能力下降，难以稳定传代。为此，研究人员测试了多种亲水性聚合物，最终发现2%的聚乙烯吡咯烷酮K90（PVP K90） 能有效增强细胞附着，并提升增殖速率，其机制可能与“大分子拥挤效应”有关，该效应能模拟体内细胞外基质的物理微环境。

此外，团队还发现使用α-MEM基础培养基相较于DMEM，能进一步提高细胞增殖效率，推测与其含有核苷酸成分有关。

3、实现悬浮培养，迈向工业化生产

要实现大规模病毒生产，仅靠贴壁培养远远不够。研究团队进一步探索了IPKM细胞在无血清条件下的悬浮培养。他们通过优化搅拌速度、使用无钙培养基（Ca(−)KSR + K90），并配合PVP K90的添加，首次在无需微载体的条件下，成功实现了IPKM细胞在搅拌式反应器中的长期悬浮培养。

在长达40天的培养过程中，细胞保持良好的增殖态势，并稳定表达巨噬细胞标志物CD172a、CD203a与Iba1，染色体核型亦未发生显著改变，表明其生物学特性在无血清悬浮环境中依然得以维持。

4、技术突破的多重意义

这项研究的成果具有以下几方面的重要意义：

（1）提升疫苗生物安全性：无血清培养彻底消除了血清来源的外源因子污染风险，符合疫苗生产的严格监管要求。

（2）降低生产成本与变异性：KSR作为化学成分明确的血清替代物，批次间一致性高，有利于工艺标准化与成本控制。

（3）支持规模化扩增：悬浮培养系统的建立为未来利用生物反应器进行大规模病毒扩增打下基础，极大提升了疫苗产能潜力。

（4）推动3Rs原则实践：减少对胎牛血清的依赖，也间接响应了动物实验伦理中的“替代、减少、优化”原则。

5、展望：从细胞工厂到疫苗落地

尽管该研究尚未开展ASFV在无血清培养IPKM细胞中的感染实验，但其已构建的平台技术为后续病毒扩增、疫苗株筛选乃至灭活疫苗或载体疫苗的生产提供了强有力的工具。未来，研究团队计划进一步验证该体系在病毒产量、毒力保持及免疫原性方面的表现。

7、结语

这项研究不仅为非洲猪瘟疫苗的研发提供了关键技术支撑，也为其他依赖巨噬细胞或难养细胞的病毒疫苗生产树立了新标杆。在全球ASF疫情仍在蔓延的今天，这项无血清培养技术的突破，无疑为养猪业的防疫战线注入了新的希望。

原文：

Haraguchi, S., Takenouchi, T., Masujin, K., Suzuki, S., Kokuho, T., & Uenishi, H. (2025). Development of Serum-Free Culture Systems for an Immortalized Porcine Kidney-Derived Macrophage Cell Line. Animals : an open access journal from MDPI, 15(4), 558. https://doi.org/10.3390/ani15040558