植物蛋白水解物助力低血清贴壁 CHO K1 细胞培养开发

背景

中国仓鼠卵巢（CHO）细胞是生物制药领域生产重组治疗蛋白的核心宿主细胞。工业生产普遍采用无血清培养基，但胎牛血清（FBS）依旧是科研开发阶段的常用添加物。胎牛血清存在成本高昂、批次差异大、病毒及朊病毒污染风险，同时还存在动物伦理方面的争议。完全无血清商业化培养基大多属于专利配方，价格昂贵，普通实验室难以负担。因此，开发低血清培养基，利用植物蛋白水解物作为营养补充剂，成为介于高血清与完全无血清之间的实用中间策略，兼顾培养性能与成本，适配科研和早期工艺开发场景。

研究方法

该研究选用贴壁 CHO‑K1 细胞，采用逐步驯化法，将细胞从 10% 胎牛血清逐步过渡至 1% 胎牛血清，每个血清浓度梯度传代 3 次以上，驯化周期 57 天。选用 Ham’s F‑12 作为基础培养基，测试小麦、大豆、豌豆、蚕豆、大米、大米‑豌豆复配共 6 种工业级植物蛋白水解物。对水解物开展氨基酸、糖类、矿物质、肽段分子量分布等生化表征；设置 1‑8 mg/mL 多组浓度梯度，4 天不换液培养，采用台盼蓝染色法检测活细胞密度与细胞活率，测定培养基渗透压，借助单因素方差分析开展统计学评价。

图 1 CHO‑K1细胞逐步低血清驯化过程

研究内容及结果

驯化结果显示，CHO‑K1 可以稳定适应 1% 胎牛血清环境，但细胞增殖速率相比 10% 血清对照组明显下降；0% 血清条件下细胞增殖完全停滞，细胞逐步死亡。对比 Ham’s F‑12、RPMI‑1640、DMEM 三种基础培养基，在 1% 低血清条件下 Ham’s F‑12 对细胞生长支持效果最优。

生化检测表明各类植物水解物富含谷氨酸、精氨酸、亮氨酸等关键代谢氨基酸，肽段大多集中在 500‑3000 Da，利于细胞吸收利用。细胞增殖实验表明水解物促生长呈非线性效应，低浓度效果优于高浓度。小麦 W106、蚕豆 F120 促增殖效果最为突出，可部分恢复细胞增殖水平；大豆、豌豆有一定改善，大米及复配水解物提升效果有限。高添加浓度会抑制细胞生长，该抑制不完全来源于渗透压升高，培养基渗透压仍处于安全区间，提示存在其他抑制机制。

结论与展望

该研究证明特定植物蛋白水解物可作为低血清贴壁 CHO‑K1 培养的营养补充，小麦、蚕豆水解物应用潜力最高。但植物水解物尚不能完全替代血清全部组分，仅可实现部分降血清，无法直接对标商业化化学限定无血清工业培养基。

后续仍需要进一步优化复配方案，结合重组生长因子等组分，进一步提升细胞表现；同时需要评估水解物对重组蛋白产量、蛋白质量的影响；解析高浓度水解物抑制细胞增殖的分子机制。该方案无需昂贵专利培养基，可为科研与早期工艺开发提供成本可控的降血清培养新思路，推动细胞培养工艺向更低动物源依赖方向发展。

参考来源：Compeau, F et al. “Biochemical and functional benchmarking of plant protein hydrolysates in serum-reduced adherent CHO-K1 cell culture.” Biotechnology reports (Amsterdam, Netherlands) vol. 51 e00968. 7 Jul. 2026, doi:10.1016/j.btre.2026.e00968