摘要：本文梳理血清培養基與無血清培養基的定義、分類標準與主要差異。血清培養基依托動物血清供給營養，細胞適配性強但批間波動大、存在外源污染風險；無血清培養基按管控等級分為XF、AF、CD三類，組分可控、穩定性好，可簡化下游純化流程，適配基礎科研、生物制藥、臨床細胞治療等不同場景。

關鍵詞：無血清培養基、血清培養基、胎牛血清、化學成分限定培養基、無動物源培養基、細胞培養、下游純化、批間差異、原代細胞、細胞治療

一、兩類細胞培養基概念

（一）含血清培養基

血清培養基是指在基礎合成培養基（如DMEM、RPMI1640、MEM等）中，添加一定比例動物血清配制而成的培養基，是細胞培養領域發展較早、應用普遍的培養體系。

血清是細胞培養中主要的天然營養補充物，主要作用包括：

1. 提供細胞增殖所需的各類生長因子、激素與細胞黏附因子；

2. 提供白蛋白、轉鐵蛋白等轉運蛋白，輔助營養物質與微量元素的遞送；

3. 補充氨基酸、脂類、維生素等小分子營養；

4. 一定程度上中和培養環境中的毒性物質，減輕機械剪切對細胞的損傷。

（二）無血清培養基

無血清培養基（Serum-Free Medium, SFM）是一類不添加動物血清，通過人工添加重組蛋白、激素、生長因子、結合蛋白、小分子添加劑等明確組分，替代血清生理功能的細胞培養基。

其主要設計目標是消除血清帶來的組分不確定、批間差異大、生物安全風險高等問題，實現培養體系的可控化與標準化。隨著生物制藥與細胞治療行業發展，無血清培養基已逐步成為工業化生產的常用體系之一。

二、細胞培養基的主要分類

（一）血清培養基的分類

血清培養基通常可從血清濃度、血清來源兩個維度劃分。

1. 按血清濃度劃分

• 低血清培養基：血清添加量2%~5%，僅維持細胞存活與基礎代謝，抑制細胞過度增殖，多用于細胞同步化、細胞靜息態培養等實驗場景。

• 常規血清培養基：血清添加量5%~10%，是實驗室常用的配方，可滿足絕大多數傳代細胞系的生長需求。

• 富血清培養基：血清添加量15%~20%，通過提高血清占比強化營養供給，多用于原代細胞分離初代培養、細胞克隆化篩選、難培養細胞的初期擴增等場景。

2. 按血清來源劃分

• 胎牛血清（FBS/FCS）：應用范圍較廣，生長因子含量豐富，雜質少，適配絕大多數細胞系，是科研實驗的經典選擇。

• 新生牛血清（NBCS）：取材自出生不久的新生牛，生長因子含量略低于胎牛血清，成本更低，多用于常規細胞系的大規模擴增。

• 其他物種血清：如馬血清、人血清等，多用于特定細胞類型的培養（如馬血清適配骨骼肌細胞，人血清適配人源免疫細胞）。

（二）無血清培養基的分類

1.按照組分明確程度與動物源成分占比，分為5類：

（1）低蛋白無血清培養基

不含動物血清，但仍含有動物來源的蛋白成分（如牛血清白蛋白、動物源提取的轉鐵蛋白）。總蛋白含量遠低于血清培養基，批間差異有所降低，但仍存在動物源污染風險，多用于對成本敏感的科研級無血清培養。

（2）血清替代物培養基

血清替代物（SerumReplacement）：用來替代胎牛血清FBS的復合添加劑，搭配基礎培養基使用；

根據原料來源分為兩大路線：

1. 人源血液來源：人血小板裂解液hPL

2. 包含純重組蛋白型血清替代物或重組蛋白或植物源血清替代物

（3）無動物源無血清培養基

所有蛋白成分均為重組表達來源（如重組人胰島素、重組人轉鐵蛋白），不含任何動物組織提取的組分，生物安全性明顯提升，是生物制藥與細胞治療領域的基礎選型。

（4）化學成分限定培養基

所有組分的化學結構均清晰明確，不包含蛋白水解物、植物提取物等成分未知的原料，批次間一致性較好，培養結果可重復性強，適合對變量控制要求嚴格的機制研究與工業化生產工藝開發。

（5）無蛋白培養基

不含蛋白質成分，僅由氨基酸、維生素、無機鹽、小分子添加劑組成，下游純化步驟少、成本低，多用于重組蛋白、單克隆抗體的大規模工業化表達生產。

2.按組分明確程度與動物源成分的管控程度，分為3個層級：

（1）XF（Xeno-Free，無異源成分培養基）

該類培養基的主要管控標準為：不含與培養細胞物種來源不同的動物源性成分。以應用較多的人源細胞培養場景為例，XF體系禁止添加牛、馬等非人動物來源的血清、提取蛋白、組織浸出物等組分，但允許使用人源天然成分（如人血清白蛋白、人源血漿提取物），也可搭配重組人源蛋白補充營養。

該類培養基大幅降低了異源動物源的外源因子污染風險，同時保留了一定的天然營養供給，細胞適配性較好，馴化難度較低，多用于人源干細胞、免疫細胞的科研級培養，以及臨床前階段的細胞制備工藝開發。

（2）AF（Animal-Free，無動物源培養基）

該類培養基配方中剔除所有動物來源的成分，既不包含非人動物源組分，也不使用同種動物的組織提取類物質。體系中的蛋白類功能成分多為重組表達產物，營養補充可采用植物水解物、微生物來源成分等非動物源原料。

相比XF培養基，AF體系規避了所有動物源的病毒、支原體、朊蛋白等污染風險，生物安全性更高，批次間穩定性也更優；但營養供給依賴人工調配，部分細胞的馴化難度高于XF體系。它是重組蛋白、單克隆抗體等生物制藥生產的常用選型，也用于對動物源成分有嚴格限制的細胞治療工藝開發。

（3）CD（Chemically Defined，化學成分限定培養基）

該類是目前管控標準較嚴格的無血清培養基類型，配方中所有組分的化學結構、純度、含量均清晰明確，不包含蛋白水解物、植物提取物、組織浸出物等成分模糊的混合原料，所有物質均有明確的化學分子式與含量標注。

該類培養基批間一致性很強，實驗與生產結果的可重復性高，排除了未知組分的干擾，下游純化流程簡單、產物回收率高；但對細胞的適配性要求也較高，多數細胞需要經過逐步馴化才能穩定生長。它適用于對工藝穩定性要求較高的工業化大規模生產、臨床級細胞治療產品制備，以及需要準確控制變量的細胞信號通路、代謝機制研究。

3.兩種分類方式的對應關系

三、血清培養基與無血清培養基的差異對比

四、不同類型培養基的典型應用場景

（一）血清培養基的適用場景

1. 常規基礎科研實驗：普通細胞系的傳代培養、細胞保藏、常規細胞功能實驗等，是實驗室基礎培養的經典選擇。

2. 原代細胞分離培養：原代細胞分離后的初代培養階段，通過高濃度血清提供充足營養，提升細胞存活率與貼壁效率。

3. 難培養細胞的初期馴化：從組織分離的原代細胞、狀態較差的復蘇細胞，先通過血清/含血替培養基完成狀態恢復，再逐步向無血替體系馴化。

4. 非生物制藥級細胞大規模擴增：對下游純化與生物安全要求不高的科研級細胞擴增，血清培養基具備成本與操作優勢。

（二）無血清培養基的適用場景

1. 生物制藥工業化生產：單克隆抗體、重組蛋白、疫苗等生物制品的大規模生產，可降低下游純化成本，提升產品批次一致性。

2. 細胞治療臨床級制備：CAR-T、NK細胞、干細胞等臨床級細胞的制備過程，無動物源、化學成分限定的無血清培養基可降低臨床應用風險，符合藥監合規要求。

3. 機制研究：研究特定生長因子、信號通路對細胞的調控作用時，無血清體系可排除血清中未知成分的干擾，實現變量的準確控制。

4. 特殊功能實驗：細胞轉染、病毒包裝、蛋白表達純化等實驗，無血清環境可避免血清成分對實驗效率的干擾，提升實驗穩定性。

總體而言，血清培養基與無血清培養基并無優劣之分，二者分別適配不同階段的細胞培養需求：

• 血清培養基通用性強、操作門檻低，是基礎科研、原代細胞分離與常規細胞擴增的經典選擇；

• 無血清培養基按 XF、AF、CD 形成清晰的風險與組分管控梯度，批次穩定性好、外源污染風險低，可更好滿足生物制藥工業化生產、臨床級細胞制備及機制研究的標準化與合規要求。

本文基于細胞培養基相關公開資料由上海曼博生物整理，用于科研信息分享、實驗參考等，實際選型需結合細胞類型、研究目標、下游工藝與監管要求綜合判斷，在培養效率、數據重復性與生產成本之間找到適配的平衡點。上海曼博生物可提供無血清培養基、化學成分限定培養基、無動物源培養基、細胞培養基及細胞培養相關產品。

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