胎牛血清：细胞培养中的“老帮手”

在生命科学研究中，细胞培养是基础研究、药物筛选、疫苗生产、抗体表达和细胞治疗开发的重要工具。为了让细胞在体外环境中正常生长，培养基通常需要提供氨基酸、维生素、激素、生长因子和其他营养物质。

长期以来，胎牛血清被广泛加入培养基中，常见使用浓度为 5%–20%。它富含多种促进细胞生长的成分，能够支持多种贴壁细胞和悬浮细胞的培养，因此一度被视为细胞培养中的“通用营养包”。但问题也正藏在这里：FBS 的成分并不完全明确。

为什么要离开FBS？

FBS 来自动物来源，其组成受到产地、批次、采集方式、加工流程等多种因素影响。不同批次血清中蛋白、激素、生长因子、脂质和微量成分的差异，可能直接影响细胞增殖、分化、基因表达和实验结果。换句话说，同样的细胞、同样的实验条件，只要换了一批血清，细胞状态就可能发生改变。

这也是文章强调的核心观点：FBS 不只是一个“营养补充剂”，它本身也可能成为影响实验结果的重要变量。对于需要高重复性、高可控性的研究，例如药物筛选、毒理学评价、类器官培养、器官芯片、细胞治疗和生物制品生产，继续依赖成分不明的 FBS，可能会增加实验解释难度。

无血清培养基：让细胞培养更可控

与传统含血清培养体系相比，无血清培养基的优势在于成分更清晰、批间稳定性更高，也更便于质量控制。特别是化学成分明确培养基，可以根据不同细胞类型的需求，精准添加氨基酸、维生素、无机盐、脂质、激素、生长因子和重组蛋白等组分。

这类培养体系的价值不仅在于“替代血清”，更在于帮助研究人员知道：细胞到底是在什么样的环境中生长。

从“黑箱培养”到“透明培养”，是细胞培养技术发展的重要方向。

结果图解读：器官芯片中的无血清/低动物源培养尝试

文章中的结果图展示了诱导多能干细胞来源的四器官芯片共培养模型。该模型包含肝脏、肠道、肾脏和神经组织等微型组织结构，并通过免疫荧光染色检测不同组织的功能标志物。

图中不同颜色代表不同细胞标志物的表达情况，例如肝细胞相关标志物、肠道上皮相关标志物、肾小管相关标志物以及神经细胞相关标志物。细胞核则通过蓝色荧光进行显示。结果显示，在相应培养体系支持下，多种来源的微型组织能够在共培养条件下维持一定的分化状态和表型特征。

这一结果说明，复杂体外模型并不一定必须依赖传统 FBS 培养体系。通过优化培养基成分，不同组织来源的细胞可以在更可控的环境中维持功能状态，为药物筛选、毒性评价和疾病模型研究提供更稳定的技术基础。

图 建立由诱导多能干细胞（iPSCs）在14天内使用5%人类AB血清补充培养基的四器官芯片共培养模型

结果图解读：下一代癌症模型推动 FBS-free 研究

文章还展示了下一代癌症模型的建立思路。研究流程从患者肿瘤样本和临床信息采集开始，随后对原代肿瘤细胞进行基因组和转录组分析，并通过多种化学成分明确培养基组合筛选适合细胞生长的培养条件。

当细胞在特定培养体系中成功扩增后，研究人员会再次检测其转录组信息，并与原始肿瘤组织的分子特征进行比对。只有与患者原始肿瘤特征高度匹配的细胞模型，才更适合用于后续的癌症机制研究和药物筛选。

这类模型的意义在于：细胞培养不再只是“把细胞养活”，而是要尽可能保持其原有生物学特征。无血清、成分明确的培养体系，能够减少未知血清因子对细胞状态的干扰，使模型更接近真实疾病背景。

从“能用”到“可靠”：培养基选择正在升级

过去，很多实验室选择 FBS，是因为它方便、通用、细胞长得快。但随着研究要求提高，单纯“细胞能长”已经不够了。

真正可靠的细胞培养体系，还应满足以下要求：

• 成分明确，减少未知变量；
• 批间稳定，提升实验重复性；
• 污染风险低，适合长期培养和下游应用；
• 更适合标准化生产和质量控制；
• 更符合动物福利和可持续发展方向。

因此，FBS 替代并不是简单地“换一种添加剂”，而是细胞培养理念的升级。

关键发现

• FBS 成分复杂且不完全明确，可能影响细胞状态和实验重复性。
• 批间差异是 FBS 应用中的重要问题，可能导致实验结果波动。
• 无血清、无动物源和化学成分明确培养基有助于提高培养体系稳定性。
• 干细胞、类器官、器官芯片、抗体生产、疫苗生产和毒理学评价等领域，均已出现 FBS-free 或动物源成分减少的应用案例。
• 未来细胞培养的发展方向，将更强调标准化、可追溯、低风险和高重复性。

对行业的启示

对于科研机构和生物制品企业而言，培养基不只是细胞生长的“营养液”，更是实验结果和产品质量的重要基础。选择合适的培养体系，直接关系到细胞状态、检测结果、工艺稳定性和后续转化应用。

随着无血清培养基和成分明确培养基的发展，细胞培养将逐步从“依赖经验”走向“依赖标准”，从“批次筛选”走向“配方可控”。

环凯相关产品支持

围绕细胞培养和微生物检测相关实验需求，环凯已布局细胞分子试剂及培养基相关产品，包括胎牛血清（FBS）、DMEM 系列细胞培养基、MEM 系列细胞培养基、RPMI 1640 系列细胞培养基、DMEM/F-12 系列细胞培养基，以及微生物检测培养基、成品培养基、药典培养基和实验耗材等产品。

在细胞培养技术持续升级的背景下，环凯可为科研实验、微生物检测、药品质量控制及相关实验室应用提供培养基、试剂和配套耗材支持。未来，随着无血清、低动物源和成分明确培养体系需求的增加，培养基产品的稳定性、适配性和质量控制能力也将成为实验室选择产品时的重要参考。

参考文献

Weber, T., Malakpour-Permlid, A., Chary, A., D’Alessandro, V., Haut, L., Seufert, S., Wenzel, E. V., Hickman, J., Bieback, K., Wiest, J., Dirks, W. G., Coecke, S., & Oredsson, S. (2025). Fetal bovine serum: How to leave it behind in the pursuit of more reliable science. Frontiers in Toxicology, 7. https://doi.org/10.3389/ftox.2025.1612903