告别血清时代：Beefy-9让牛肉细胞“吃素”狂飙，21天扩增20倍

这项研究开发并验证了一种名为“Beefy-9”的无血清、无动物成分的培养基，用于牛肌肉卫星细胞（BSCs）的长期扩增，以支持细胞培养肉的研究与生产。该培养基是在一种低成本的无血清基础培养基B8的基础上，通过添加重组人白蛋白（rAlbumin）而构建的。实验结果显示，Beefy-9在短期和长期培养中均能有效支持BSCs的增殖，维持其肌源性特性，并且在多次传代后仍保持较高的细胞活性和分化能力。

在短期培养实验中，Beefy-9在促进BSCs增殖方面表现出与含20%胎牛血清（FBS）的传统培养基相当的效果，尤其是在添加rAlbumin后，细胞生长速度显著提升。进一步测试发现，rAlbumin是提升细胞增殖的关键因子，其浓度与细胞生长呈正相关，最高测试浓度（6.4 mg/mL）可实现细胞数量增加四倍。尽管高浓度rAlbumin会提高培养基成本，但在3.2 mg/mL的浓度下，Beefy-9仍保持良好的性价比，被称为“Beefy-9+”。

在长期培养实验中，Beefy-9支持BSCs连续传代七次（28天），累计倍增数达到18次以上，显著优于不含rAlbumin的B8培养基。虽然其倍增时间略高于含血清培养基，但仍保持在可接受范围内（平均约39小时），且细胞在传代过程中维持了较高的Pax7阳性率，表明其卫星细胞特性未丧失。此外，Beefy-9培养的细胞在分化后仍能形成多核肌管，并表达肌球蛋白重链（MHC）等肌源性标志物，证明其分化能力未受影响。

在培养工艺方面，研究建立了一套适用于无血清条件的细胞传代流程。由于BSCs在无血清条件下贴壁能力较弱，研究采用延迟添加rAlbumin的方式，并使用截短型重组人玻璃粘连蛋白（Vtn-N）作为细胞贴壁涂层，显著提高了细胞的贴壁率和增殖效率。该流程简化了操作步骤，避免了使用动物源性成分，符合培养肉生产对食品安全和可持续性的要求。

在成本控制方面，Beefy-9相较于传统含血清培养基具有明显优势。即使在小规模采购条件下，其成本也低于含FBS的培养基（$217/L vs $290/L），而在大规模采购和降低FGF-2浓度后，成本可进一步降至$46/L，降幅达75%。不过，研究也指出，由于无血清条件下细胞倍增时间略长，单位细胞成本在多次传代后可能高于含血清培养基，因此仍需进一步优化以提高经济性和扩增效率。

此外，研究还发现，长期在无血清条件下培养的BSCs会出现脂质积累现象，可能与培养基中高浓度胰岛素有关。虽然这一现象未影响细胞的肌源性特性，但提示未来可通过调节胰岛素或脂肪酸浓度来优化细胞命运，甚至诱导脂肪形成，为培养肉的风味和质地调控提供新思路。

综上所述，Beefy-9和Beefy-9+作为无血清、无动物成分的培养基，为牛肌肉卫星细胞的长期扩增提供了有效、经济且可扩展的解决方案。它们不仅降低了培养肉研发对动物血清的依赖，也为未来大规模、低成本、可持续的细胞农业奠定了基础。尽管仍需进一步优化以提升扩增效率和降低成本，但该研究为培养肉领域提供了重要的技术支撑和发展方向。

参考来源：10.1038/s42003-022-03423-8