小分子协同策略突破细胞培养肉瓶颈：毛喉素联合p38抑制剂实现牛肌肉干细胞高效无血清扩增！

产业瓶颈：血清依赖制约细胞培养肉规模化生产

细胞培养肉作为应对全球粮食安全、资源稀缺和环境可持续性的新兴技术，展现出巨大潜力。相较于传统畜牧业，其可减少高达50%的能源消耗、75%-95%的温室气体排放、99%的土地使用以及80%-95%的水资源消耗。然而，该技术大规模应用面临重大瓶颈——对动物源性培养基添加剂，特别是胎牛血清（FBS）的依赖。FBS虽为细胞增殖提供必需营养和生长因子，但存在成本高、批次差异大、潜在病原体风险及伦理争议等问题，严重制约了细胞培养肉生产的可扩展性和商业化进程。

在此背景下，开发高效、稳定且低成本的无血清培养基成为该领域的核心研究方向。尽管已有研究建立了血清替代策略，但生长因子补充的复杂性和多因素优化难题仍阻碍着培养体系的稳定性与规模化。南京农业大学研究团队基于低成本B8基础培养基，通过小分子化合物功能筛选，成功构建了具有显著经济优势的无血清扩增平台。

图1 小分子化合物的功能筛选

双分子协同：从单一激活到组合优化的高效筛选

研究团队基于文献证据，系统筛选了24种靶向不同功能类别的小分子化合物，包括信号通路调节剂、表观遗传调控剂、代谢/能量调节剂和氧化应激调节剂（图1）。在Beefy-9无血清基础培养基中，通过CCK-8实验评估各化合物对牛肌肉干细胞（bMuSCs）增殖的影响。

初步筛选发现，10种化合物在特定浓度下显著促进细胞增殖（≥20% vs.对照组；p<0.05），包括CHIR99021、GA-017、LY2090314、repsox、二甲双胍、SB431542、吴茱萸碱、β-烟酰胺单核苷酸（β-NM）、柠檬苦素和毛喉素（图1b）。其中SB203580表现出中等程度的促增殖作用，而5-氮杂胞苷（5-Aza）和BML-284则显著抑制细胞活力。

长期效能验证：六代培养稳定维持干细胞特性与分化潜能

沙门氏菌在植物表面的定殖成功依赖于生物膜形成与应激适应的协同调控。体外实验证实，21°C条件下生物膜形成量显著高于15°C，但植物体内数据显示相反趋势，提示温度通过差异化调控CsgD等主调控因子影响细菌的"定殖-分散"权衡。此外，研究观察到采后清洗对晚期污染组效果更显著，表明早期定殖菌已深入组织内部或形成稳固生物膜基质，而晚期附着菌仍停留于可清洗的表面微生境。

关键发现

1、通过系统筛选从24种候选化合物中鉴定出毛喉素为核心增殖激活剂，0.5μM浓度即可在六代无血清培养中实现1.9倍细胞产量提升，达到血清对照组水平。

2、p38抑制剂SB202190与毛喉素产生显著协同效应，"Beefy-F+S"体系在三代培养后较基础无血清组提升细胞产量58.3%，EdU阳性率高达56%。

3、转录组学揭示双分子分工机制：毛喉素主要维持肌源性身份，SB202190促进细胞周期进程并调控ECM相互作用，协同实现增殖与干性的平衡。

未来展望与应用潜力

本研究建立的"Beefy-F+S"小分子协同策略，为细胞培养肉产业化提供了重要的技术参考框架。毛喉素作为从毛喉鞘蕊花中提取的天然二萜化合物，具有明确的食品安全应用历史和良好的安全性 profile；该策略的低成本、高稳定性特点尤其适合资源受限地区的规模化应用。未来研究需在以下方面深入探索：首先，开发食品级SB202190替代物，实现全链条食品兼容；其次，解决完全无动物源性基质附着的技术挑战，开发食品级生物材料或工程化支架；再者，扩大供体来源验证体系的广泛适用性；最后，进一步优化培养基组成和长期培养能力，推动从实验室研究向工业生产的转化。该研究为"从农场到餐桌"的细胞培养肉产业链提供了关键的技术节点，标志着无血清培养体系从"可行"向"可及"的重要迈进。

此外，环凯公司提供的低血清/无血清培养基也可用于卫星细胞及其他兽用细胞研究，这些培养基经过优化配方，不仅支持细胞健康生长和增殖，还可用于工业化规模生产，为无血清培养体系的应用提供了可靠方案。

参考来源：Lu H, Liu Z, Liu X, et al. A small molecule strategy with forskolin and p38 inhibitor for serum-free muscle stem cell expansion. npj Science of Food, 2026, 10: 81. 10.1038/s41538-026-00732-8.