當(dāng)接種HPV疫苗預(yù)防宮頸癌，或使用CAR-T細(xì)胞療法治愈白血病”時(shí)，你是否想過(guò)這些拯救生命的生物醫(yī)藥產(chǎn)品，背后都離不開(kāi)一種看似普通卻至關(guān)重要的“原材料”，它不是精密的儀器，也不是昂貴的抗體，而是給細(xì)胞提供基本營(yíng)養(yǎng)和環(huán)境--細(xì)胞培養(yǎng)基。培養(yǎng)基看似低調(diào)，卻直接決定了疫苗、細(xì)胞治療、抗體藥物等產(chǎn)品的質(zhì)量與產(chǎn)量。

圖：疫苗接種過(guò)程

細(xì)胞培養(yǎng)基就是人工配制的、能滿足細(xì)胞生長(zhǎng)、增殖和分化的多種物質(zhì)混合物，通常包含以下組分：

基礎(chǔ)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)：葡萄糖提供能量，氨基酸構(gòu)成細(xì)胞結(jié)構(gòu)；

生長(zhǎng)因子與微量元素：比如胰島素、EGF（表皮生長(zhǎng)因子），相當(dāng)于“營(yíng)養(yǎng)添加劑”，能刺激細(xì)胞快速增殖；

血清或無(wú)血清替代物：早期培養(yǎng)基常添加牛血清，但存在外源病毒污染風(fēng)險(xiǎn)，無(wú)血清培養(yǎng)基是用重組蛋白替代血清，安全性更高；

轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白：轉(zhuǎn)鐵蛋白（鐵載體）與重組人血清白蛋白協(xié)同維持營(yíng)養(yǎng)運(yùn)輸與滲透壓；

激素類：胰島素為核心抗凋亡劑，添加量通常為5-10 μg/mL；

促貼壁物質(zhì)：如纖連蛋白、層粘連蛋白等，這些物質(zhì)幫助細(xì)胞在無(wú)血清條件下貼壁生長(zhǎng)；

促生長(zhǎng)因子及激素：如胰島素、轉(zhuǎn)鐵蛋白、EGF、bFGF、促紅細(xì)胞生成素等成分促進(jìn)細(xì)胞生長(zhǎng)和分化；

酶抑制劑：如谷氨酰胺、青霉素、鏈霉素等，用于維持細(xì)胞生長(zhǎng)環(huán)境。

在生物醫(yī)藥領(lǐng)域，只要涉及“體外細(xì)胞培養(yǎng)”，就離不開(kāi)細(xì)胞培養(yǎng)基。它的應(yīng)用場(chǎng)景早已滲透到我們熟知的多個(gè)領(lǐng)域，成為產(chǎn)業(yè)鏈中不可或缺的一環(huán)。

圖：疫苗藥物生產(chǎn)過(guò)程

我們從小到大接種的疫苗，比如乙肝疫苗、水痘疫苗、HPV疫苗、新冠疫苗等大多是需要通過(guò)細(xì)胞培養(yǎng)來(lái)生產(chǎn)。以HPV疫苗為例，生產(chǎn)過(guò)程中需要將HPV病毒的衣殼蛋白基因?qū)肜ハx(chóng)細(xì)胞（如Sf9細(xì)胞），讓細(xì)胞大量表達(dá)病毒樣顆粒--而這個(gè)過(guò)程，必須在適配的昆蟲(chóng)細(xì)胞培養(yǎng)基中進(jìn)行。

對(duì)于細(xì)胞治療領(lǐng)域CAR-T療法其核心是從患者體內(nèi)提取T細(xì)胞，在體外進(jìn)行基因改造和大量擴(kuò)增，再回輸?shù)交颊唧w內(nèi)殺滅癌細(xì)胞。而T細(xì)胞在體外的“擴(kuò)增”過(guò)程，對(duì)培養(yǎng)基的要求堪稱“苛刻”。普通培養(yǎng)基難滿足T細(xì)胞的活化和增殖需求，必須使用添加了IL-2、IL-7等細(xì)胞因子的“免疫細(xì)胞專用培養(yǎng)基”。這種培養(yǎng)基不僅要保證T細(xì)胞的活性，還要避免引入外源污染物。

抗體藥物是目前生物醫(yī)藥領(lǐng)域的“明星產(chǎn)品”，2024年全球銷售額Top10的藥物中，有7款是抗體類藥物。而抗體藥物的生產(chǎn)，主要依賴CHO細(xì)胞體外培養(yǎng)--CHO細(xì)胞能高效表達(dá)目標(biāo)抗體，但其培養(yǎng)過(guò)程對(duì)培養(yǎng)基的要求極高。

隨著生物醫(yī)藥產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展，細(xì)胞培養(yǎng)基也在朝著更精準(zhǔn)、更高效的方向進(jìn)化。未來(lái)培養(yǎng)基將會(huì)更加注重

不同類型的細(xì)胞，對(duì)營(yíng)養(yǎng)的需求存在差異；即使是同一種細(xì)胞，在不同的培養(yǎng)階段（如增殖期、表達(dá)期），所需的營(yíng)養(yǎng)成分也不同。未來(lái)，“個(gè)性化定制培養(yǎng)基”將成為主流--根據(jù)細(xì)胞類型、培養(yǎng)目的甚至客戶的生產(chǎn)工藝，量身設(shè)計(jì)培養(yǎng)基配方。

細(xì)胞培養(yǎng)基的生產(chǎn)過(guò)程對(duì)成分的精準(zhǔn)度要求極高，傳統(tǒng)的人工配料方式不僅效率低，還容易出現(xiàn)誤差。未來(lái)，通過(guò)AI算法優(yōu)化配料比例，利用自動(dòng)化設(shè)備實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)投料和混合，全程實(shí)時(shí)監(jiān)控成分含量--確保每一批培養(yǎng)基的質(zhì)量都完全一致。

隨著“雙碳”目標(biāo)的推進(jìn)，細(xì)胞培養(yǎng)基的生產(chǎn)過(guò)程中，原材料的提取、廢棄物的處理都將更加注重環(huán)保。比如，利用發(fā)酵技術(shù)生產(chǎn)重組蛋白替代動(dòng)物來(lái)源的成分，減少對(duì)動(dòng)物的依賴；通過(guò)工藝優(yōu)化降低培養(yǎng)基生產(chǎn)過(guò)程中的能耗和廢水排放，讓生產(chǎn)過(guò)程更加環(huán)保綠色。