突破FBS壁垒：首个多目标优化的绵羊肌细胞无血清培养基LM7/LM8实现低成本、高性能养殖肉放大生产

背景知识

传统“养殖肉”工艺依赖 10–20% 胎牛血清（FBS），其占培养成本 60% 以上，且供应受畜牧产业制约，伦理与监管风险高。近年牛、猪、鱼等物种已出现无血清替代配方，但绵羊肌肉细胞因研究空白缺乏专用培养基，严重限制养殖羊肉商业化放大。

研究方法

研究人员以“中心复合设计结合响应面法”对 7 种纯化因子（LM7）及 7 因子＋绿豆蛋白（LM8）进行 50 与 154 组实验，用 CyQUANT 3 天增殖、自定义 MATLAB 形态学评分及组分成本三响应构建多元线性模型，并以 Nelder-Mead 算法求 Pareto 最优解；随后对比 4 种市售无血清培养基，在 2D 与 3D（CellBIND 微载体，振荡瓶 45 mL）体系验证干细胞标志（Pax7）、早期/终末分化（Desmin/MHC）及细胞特异产率与成本。

研究结果

优化后 LM8-9 增殖与 20% FBS 无差异，LM8-5 在增殖略降 8% 前提下成本较 FBS 降 25%（$3.42 vs $4.62/百万细胞）；LM7-11 增殖优于多数市售培养基但成本略高。免疫荧光证实两种培养基均保持 Pax7 表达并支持 21 天形成多核肌管。3D 微载体 6 天培养中，LM8 细胞密度达 3.3×104 cells/cm2，虽低于 FBS 的 1.74×105，但已证明可放大；形态学与 PrestoBlue 显示细胞活力与 2D 趋势一致。ANOVA 指出绿豆蛋白、胰岛素、亚硒酸钠及多种两两互作是 LM8 高增殖关键，而 LM7 更依赖胰岛素-NRG1-TGF-β3 网络。

结论与意义

本研究首次实现绵羊肌细胞无血清培养基的物种特异性、多目标优化，提供“性能可匹敌 FBS、成本更低、成分可审”的 LM7/LM8 双平台，可直接用于养殖羊肉生物制造放大；同时证实绿豆蛋白等植物源组分可替代血清，为养殖肉行业降低动物依赖、简化监管路径提供示范，也为其他反刍动物细胞培养基设计提供方法论模板。

参考来源：Amirvaresi, A., Ovissipour, R. Multi-response optimization of defined and undefined serum-free media for enhanced proliferation of immortalized lamb muscle cells. Sci Rep 15, 43612 (2025). https://doi.org/10.1038/s41598-025-27508-6