基于成像的高通量细胞检测系统：培养基设计的好助手

细胞培养肉，又称体外培养肉，是一种通过细胞培养技术在实验室环境中直接培育肉类的新型食品科技。该技术较传统肉类的生产具有可持续性、环保和动物福利等多种优势。其中，无血清培养基的设计是细胞培养肉生产的关键技术之一，对产品的成本具有重要影响。细胞培养基设计中通常使用代谢能力指示试剂或细胞计数来反应细胞状态，这类方法存在表征角度单一或实验量大的问题。

近期，加拿大奥胡斯大学Martin Krøyer Rasmussen研究团队于国际知名期刊Food Research International上发表文章：A simple and robust serum-free media for the proliferation of muscle cells。使用精准和高通量的细胞成像多功能微孔板检测系统结合试验设计（DoE）和响应面设计（RSM）设计了一款适用于多种肌肉细胞生长的无血清培养基。

实验设计流程图如下所示：首先，该研究使用WST-1（代谢试剂）确定添加物的生物活性范围和最好表现的生长因子。随后，使用高通量Hoechst染色核计数进行DoE和响应面优化，随后通过5天无标签计数、转录组分析、多类型细胞验证、细胞贴附实验和多代长期实验验证。

图片来源：Food Research International

 研究以11种成分为对象，设计了共计32个组合的DoE设计。DoE结果表明：胎球蛋白和牛血清白蛋白具有显著正效应，而FGF2可能具有强交互效应。随后三种成分被用于RSM优化，得到Tri-basal培养基。Tri-basal培养基较10%FBS培养基促细胞生长作用较弱，于是研究人员又通过单因素试验（酵母提取物、非必需氨基酸和次黄嘌呤/胸苷）对培养基优化，并发现DMEM/F12基础培养基与添加物的组合由于DMEM与添加物的组合。基础培养基更换后，RSM被重复，并重新优化了三种成分的浓度，得到Tri-basal2.0培养基。

Tri-basal2.0与ITS的联合使用可以达到与10%FBS相似的培养效果，且在使用商业FGF2后培养效果最佳，即为Tri-basal 2.0þ Ento培养基，该培养基可以支持PSC细胞和C2C12细胞的长期培养和稳定传代培养（4代）。转录组数据表明：Tri-basal 2.0+无血清培养条件下细胞与细胞周期和有丝分裂相关基因上调、与肌肉收缩相关的基因下调且与10%FBS培养具有相似基因表达，且Tri-basal 2.0þ Ento培养下与脂质、胆固醇、次级醇和类固醇的生物合成过程相关基因上调。

综上所述， 该研究基于高通量的细胞成像多功能微孔板检测系统通过DoE方法，多次迭代开发了一种名为Tri-basal 2.0+的简单且有效的无血清培养基，它能够支持牛卫星细胞（BSCs）、猪卫星细胞（PSCs）和鼠C2C12细胞的增殖。该文章为细胞培养肉产业中FBS的使用提供了一种可行的替代方案，以减少对动物源性成分的依赖，并推动产业朝着更可持续和伦理的方向发展。

原文链接：https://doi.org/10.1016/j.foodres.2023.113194