细胞培养工程 03 细胞培养基课件.ppt

南开大学药学院 细胞培养基 细胞培养工程 南开大学药学院 * 培养基为细胞提供营养成分和关键生物活性物质，支持细胞生长、代谢以及生物学功能活性 主要营养成分 C 源：Glucose，Glutamine N 源：游离氨基酸，蛋白质水解物 脂类：必需与非必需脂肪酸，胆固醇 维生素：水溶性，非水溶性 矿物质（包括微量元素） 关键生物活性物质 细胞贴壁因子，促有丝分裂因子（参照血清成分） 在强化营养的同时，蛋白质水解物具有促有丝分裂作用 物理条件 pH，渗透压，溶解氧（Dissolved oxygen） 细胞培养基 * 细胞培养工业过程的两个阶段 细胞扩增（与化学过程催化剂角色相似） 产物形成（蛋白质表达）或细胞分化（细胞治疗） 不同阶段分别优化 细胞培养过程优化 充分了解细胞的生理需要和代谢特点 生长培养基与生产培养基分别优化 结合生物反应器操作，操纵细胞生长与代谢行为，使过程效益（或效率）最大化 细胞生长环境优化 细胞培养工程 南开大学药学院 在体内，细胞与血液不直接接触，物质交换依赖于庞大的毛细血管网络与细胞间质中的扩散过程 胞间质浓度（mM） 胞内浓度 （mM） Na+ 140 14 K+ 4.0 140 Ca2+ 1.2 0.01 Mg2+ 0.7 20 Cl- 108 4 HCO3- 28.3 10 HxPO4y- 2 11 SO42- 0.5 1 Amino acids 2 8 Lactate 1.2 1.5 Glucose 56 Protein 2 4 Total Chemicals (mM) 301.8 302.2 Corrected Osmolarity (mM) 281.3 281.3 体内细胞间质的化学环境 Source: Cell Culture Bioprocess Eng. pp100 细胞培养工程 南开大学药学院 * 生物体液 血清 血浆 胚胎提出物 淋巴液 蛋白质水解物 天然培养基 细胞培养工程 南开大学药学院 * 培养基比较 细胞培养工程 南开大学药学院 复合（血清）培养基 （Complex media） 血清含量可占到 20% 成分非完全确定 血清 植物蛋白质水解物 大豆磷脂 化学定义培养基 （Chemically defined media） 所有成分明确 可能含有基因工程表达的蛋白质多肽 生长因子 细胞因子 载体蛋白 * 培养基比较 细胞培养工程 南开大学药学院 无血清培养基 （Serum-free media） 不含血清 成分完全确定 成分非完全确定 植物蛋白质水解物 大豆磷脂 无动物成分培养基 （Animal component-free media) 所有成分明确 可能含有 生长因子 细胞因子 载体蛋白 为了避免动物病毒或朊蛋白污染，无血清培养基或无动物成分培养基已经成为工业标准，贯穿细胞库构建和生产过程。 * 培养基比较 细胞培养工程 南开大学药学院 无蛋白培养基 （Protein-free media） 不含血清 不含任何蛋白质成分成分 可能含有 蛋白质水解物 非成分明确脂类或脂肪酸 细胞培养工程 南开大学药学院 化学成分 F12 DMEM D/F12 (1:1) CaCl2 CaCl2·2H2O Ca(NO3)2·4H2O CuSO4·5H2O FeSO4·7H2O Fe(NO3)3·9H2O KCl MgSO4 MgCl2 MgCl2·6H2O NaCl NaHCO3 NaH2PO4·H2O Na2HPO4 Na2HPO4·12H2O ZnSO4·7H2O 33.22 0. 0024 0.83 0.10 223.60 57.22 7599 1176 142 0.86 200 400 97.67 6400 3700 125 116.6 0.0013 0.417 0.05 311.8 48.84 28.64 6995.5 2438 62.5 71.02 0.43 化学成分 F12 DMEM D/F12 (1:1) 丙氨酸 精氨酸·H2O 天冬氨酸 天冬酰胺·H2O 半胱氨酸·HCl·H2O 胱氨酸 胱氨酸·2HCl 谷氨酸 谷氨酰胺 甘氨酸 组氨酸·HCl·H2O 羟脯氨酸 异亮氨酸 亮氨酸 赖氨酸·HCl 蛋氨酸 苯丙氨酸 脯氨酸 丝氨酸 苏氨酸 色氨酸 酪氨酸 酪氨酸·2Na·2H2O 缬氨酸 8.90 211 13.3 15.01 35.12 14.7 146 7.5 21 4 13.1 36.5 4.5