研究背景

细胞培养是生物医药研发、疫苗生产的核心技术，传统培养基依赖胎牛血清（FBS）提供营养与生长因子，但存在病毒污染、免疫原性、批次差异大等问题，且不符合临床与制药监管要求。同时，动物伦理争议也推动无血清培养基成为研发趋势。

海洋微藻富含氨基酸、脂肪酸、抗氧化物质，是理想的天然替代原料。其中雨生红球藻（Haematococcus pluvialis） 虾青素含量高、营养丰富，在细胞培养中展现出促生长潜力。但针对人肺成纤维细胞 MRC-5 的精准化无血清配方仍未建立，生长因子组合与微藻提取物的协同作用也有待验证。

研究内容

本研究以人肺成纤维细胞 MRC-5 为模型，开展无血清培养基开发：

1.从 11 种生长因子中筛选出 EGF、IGF-1、IGF-2、ITS、PDGF-CC 五种关键因子；

2.采用响应面法（RSM） 优化五种因子的最佳浓度配比，得到优化生长因子混合物（OGM）；

3.加入 200 μg/mL 雨生红球藻提取物（HE），评估其对细胞增殖、细胞周期、增殖标志物 Ki-67 及周期相关基因的影响；

4.通过细胞活力检测、流式细胞周期、免疫荧光、qPCR 等方法验证配方效果。

研究结果

生长因子优化成功经 Box-Behnken 设计优化，最佳配方为：EGF 9.3 ng/mL、IGF-1 4.0 ng/mL、IGF-2 4.3 ng/mL、ITS 4.5 μg/mL、PDGF-CC 6.9 ng/mL，模型拟合度高，预测准确。

细胞增殖显著提升OGM 组细胞活力较基础培养基提升 58.1%，添加 HE 后进一步提升至 66.5%，表现出明显协同效应，且细胞形态正常无损伤。

加速细胞周期进展基础培养基组 G2/M 期仅 15.0%，OGM 组提升至 32.0%，OGM+HE 组高达 35.3%，证明配方可强力推动细胞进入分裂期。

增殖标志物高表达qPCR 与免疫荧光显示，OGM 使 Ki-67 表达上调 2.7 倍，添加 HE 后达 4.0 倍；同时 Cyclin A2、Cyclin B1、CDK1 等周期关键基因显著上调。

图1 OGM 可显著上调增殖标志物 Ki-67，加入雨生红球藻提取物（HE）能产生协同增效作用

综合结论与展望

该究成功构建了优化生长因子混合物（OGM）联合雨生红球藻提取物的无血清培养体系，可高效支持 MRC-5 细胞增殖，通过促进 G2/M 期转换与上调 Ki-67 实现强促生长效果，完全具备替代胎牛血清的潜力，为疫苗生产、生物医药研发提供了更安全、稳定、合规的新型培养基方案。

尽管该配方效果突出，但目前仍存在一定局限：研究仅针对 MRC-5 细胞，通用性未验证；雨生红球藻提取物为复杂混合物，关键活性成分与分子机制尚不明确；实验仅完成短期批次培养，未开展高密度、灌流、微载体等工业化放大验证；长期传代后细胞表型与功能稳定性也缺乏数据支撑。

未来可围绕三大方向推进：一是分离纯化红球藻提取物中的活性组分，明确促增殖分子通路；二是拓展配方适用性，开发多细胞通用型无血清培养基；三是开展工业化工艺优化，结合生物反应器、在线监测技术实现规模化生产，同时建立完善质量标准，推动该新型无血清体系在疫苗、细胞治疗、重组蛋白生产中落地应用。

选用优质的疫苗培养基，是制备高品质疫苗的关键。无血清疫苗培养基具有安全性高、批间一致性好、符合监管要求等显著优势，已成为现代兽用疫苗生产的重要发展方向。由广东省环凯微生物联合广东省科学院微生物研究所院士团队共同研发的兽用无血清疫苗培养基，产品性能稳定、品质可靠，系列产品功能覆盖全面，可提供一站式兽用疫苗生产解决方案，广泛适用于各类兽用疫苗的研发与工业化生产。

参考来源：

Koh, EJ., Lee, WK., Heo, SY. et al. Optimization of serum-free medium supplemented with microalgal extract using response surface methodology for human fibroblast culture. J Biol Eng 20, 36 (2026). https://doi.org/10.1186/s13036-025-00606-9