无血清破局：固定床生物反应器驯服日本脑炎病毒的培养基密码

本文的研究结果表明，在无血清条件下利用固定床生物反应器生产日本脑炎病毒（JEV）是完全可行的，但培养基的选择对病毒产量具有决定性影响。研究系统比较了多种培养基组合在滚瓶和iCELLis Nano固定床生物反应器中的生产效果，发现DMEM作为生产培养基时表现最优，其高葡萄糖含量对病毒产量有显著的促进作用。

在滚瓶培养基筛选实验中，含血清的同源培养基组合（MEM+MEM或DMEM+DMEM）获得了最高的病毒滴度，而无血清培养基组合普遍产量较低，仅VP-SFM+MEM组合表现尚可。值得注意的是，异源培养基组合（如MEM与DMEM互换使用）的产量反而低于预期，提示细胞适应过程可能对病毒复制产生负面影响。细胞病变效应（CPE）数据显示，中等程度的CPE（30-40%）有利于获得高滴度，而100%的CPE往往伴随较低的产量，这一规律在无血清培养条件下尤为明显。

在iCELLis Nano固定床反应器中，三种培养基（DMEM+胎牛血清、OptiPRO SFM和VP-SFM）在生长阶段均表现良好，平均倍增时间约为27.5小时，感染前细胞密度可达每平方厘米30万个。然而，OptiPRO SFM中的细胞较早进入平台期（第5天），而DMEM和VP-SFM则可持续生长至第6天。感染后的代谢分析揭示，VP-SFM+MEM组合因葡萄糖和谷氨酰胺浓度不足导致细胞大量死亡（第9天存活率低于20%），而VP-SFM+DMEM和DMEM+DMEM组合则维持了更高的细胞存活率和病毒产量。

图1 四种不同的生长培养基（A：MEM（+胎牛血清）；B：DMEM（+胎牛血清）；C：OptiPRO SFM；D：VP-SFM）与生产培养基（MEM、DMEM、OptiPRO SFM、VP-SFM）组合后在滚瓶中测试的结果。

两种生产系统的直接对比显示，在特定培养基组合下，固定床反应器可达到与滚瓶相当甚至更高的生产效率。特别是采用VP-SFM+DMEM无血清组合时，iCELLis Nano的产量可与含血清滚瓶工艺竞争。然而，含血清的滚瓶培养在产量上仍比固定床反应器高出约40%，表明传统滚瓶技术在某些条件下仍具竞争力。研究同时指出，固定床反应器在规模化生产方面具有显著优势，其最大生长面积可达500平方米，远非滚瓶系统所能比拟，但存在反应器内部不可直接观察、耗材成本较高以及缺乏中间规模型号等局限性。

综合所有数据，DMEM作为生产培养基因其丰富的营养成分（尤其是高葡萄糖含量）被证实为JEV生产的最佳选择，无论采用含血清（DMEM+DMEM）还是无血清（VP-SFM+DMEM）工艺路线。这一发现为日本脑炎疫苗的大规模、低成本、无血清生产提供了可行的技术路径，同时强调了针对不同病毒-细胞系统单独优化培养基组合的必要性。

国内生物科技企业广东环凯生物科技有限公司也已开发出适用于兽用疫苗生产的无血清培养基系列产品，为兽用生物制品的无血清工艺国产化提供了重要支撑。

来源：M.Kress, R.Schlegl, and A.Jungbauer, “Serum-Free Japanese Encephalitis Virus Production in a Single-Use Fixed-Bed Bioreactor.” Engineering in Life Sciences25, no. 10 (2025): e70052.