数十年来，商业和学术科学家一直在寻找可靠的无血清培养基。早在1960年代，就有一些选择可用于培养某些细胞系。现在，经过多年的努力，这些早期配方的许多缺点已得到解决，研究人员拥有许多非常成功的替代品。GEN与几位专家就当前细胞培养基的趋势进行了交谈：

GEN：在体外蛋白质生产中有许多可用的培养基。您是否喜欢一种特定的配方，它的主要好处是什么?

Bulpin： 对于分批进料的CHO生物生产，我们建议使用两种介质和进料系统。第一，EX-CELL ®高级CHO补料分批系统中，对补料分批工艺进行了优化。第二，Cellvento ® 4CHO介质和4Feed，是在该进料含有酪氨酸的修饰形式，其允许高浓度的这种氨基酸在中性pH下是唯一的。

两种系统均仅包含化学成分，且不含动物成分。当以分批补料模式运行时，这两种介质系统显示出高滴度，蛋白质质量和可扩展性。但是，如果生物生产过程是灌注过程，那么细胞系的营养需求将有所不同，因此针对该生产模式进行优化的培养基至关重要。

Wellens：在生成蛋白质时，我们建议选择无血清培养基，因为这将简化下游加工步骤。除了不含血清外，使用化学成分确定的培养基也是一个优势，因为我们发现它可以减少批次之间的差异。

Alfano：由于各种因素(包括供体之间的变异性)，也归因于不同培养方法的变异，原代细胞在代谢活性方面显示出高度变异性。大规模临床生产的目标是找出不一致的原因，以简化生产过程并减少这种变化对最终产品的影响。这是我们InVitria研发的目标。我们正在设计一种系统，以消除在培养方法中产生的变异性，方法是在定义的培养系统中实施无血和化学成分确定的培养基，以减少或消除血清使用或细胞培养基中不确定成分引起的变异性来源。

GEN：Dong等。(Cytotechnology。2008 Jul; 57 [3]：251-261)观察到“人类原代肝细胞培养的实验表明，不同个体细胞的代谢活性差异很大，这使得确定最佳因子水平更加困难。”这自然吗?变异使得无法设计用于评估原代肝细胞的标准培养基，或者是否有可以平滑这种自然变异的策略以提供可靠的可比较数据?

Bulpin：不，酶活性的个体差异并不排除开发用于原代人肝细胞(PHH)培养的高质量培养基的可能性。最初针对动物肝细胞培养(即小鼠，大鼠)优化培养基，然后针对PHH进行了改良。从动物分离的细胞的变异性比从人类分离的细胞的变异性小得多。同样，可以在给定的PHH中测试培养基配方的改进，以优化配方。然后，可以对其进行更多批测试以验证改进后的性能。PHH培养和强大活性的关键成分现已众所周知。当然，对于PHH文化的特定方面，总是在寻求其他改进。

莫琳·班格(Maureen Bunger)

Bunger：这是一个挑战，因为供体的变异性可能不仅是由于供体之间的固有差异，而且还因为组织健康和加工方法的坚固性。我们无法解决前者，但可以减轻后者。对于处理，所使用的介质是高度专业化的，并且经过质量控制，以尽可能减少处理的可变性。对于培养肝细胞，肝细胞具有很高的代谢性，因此非常迅速地消耗营养，因此，高度补充的培养基和对pH值变化的良好缓冲非常重要。

GEN：在学术和商业领域都大力追求细胞培养基的设计，但是由于隐私问题，未能研究较旧的文献以及缺乏有效的沟通，该行业存在大量重复。为了避免代价高昂的重复，如何改善这种情况?还是不同实验室中的条件如此复杂和多面，以至于很难或不可能忠实地复制它们?

Bulpin：复杂商业媒体配方的隐私保护非常重要。但是，仍然有机会与学术伙伴合作，以促进该行业的细胞培养基技术的发展，以及我们对推动性能的细胞机制的理解。MilliporeSigma是AMBIC和NIIMBL的活跃成员，我们正在与学术伙伴合作，以提高开发新配方的速度，并增进我们对CHO细胞代谢的了解。

妮可·韦伦斯

妮可·韦伦斯

Wellens：在学术(甚至商业)环境中开发介质并不能保证可以大规模生产该介质。内部媒体的开发也可以用来获得竞争优势，从而获得专有配方。生物技术公司将努力追求最佳效果，许多公司甚至为商业媒体设置了自己的发布标准。

Alfano：尽管发展缓慢，但多年来，细胞培养基行业已经从一种依靠血清和经典培养基的组合发展到了大多数临床产品(现在是细胞疗法，基因疗法，组织加工和重组蛋白)的领域制造业—优化无血清。一些人甚至消除了所有不确定的培养基成分，这是因为迫切需要消除由血清和不确定成分代表的供应链风险，以生产临床药物产品。

研究界采用化学定义的无血细胞培养系统的速度甚至更慢。部分原因是由于不愿更改已建立的研究方案，或者由于很少重复使用相同的方案。为此，高度个性化的流程将推动媒体多元化，并引发针对特定流程或协议进行进一步优化的需求。

但是，随着行业继续朝着无血和特定系统的方向发展，这些细胞和基因治疗产品所源自的研究领域也将发生这种变化，我们已经开始在许多人群中看到这种情况。

GEN：原料(细胞培养基)表示变异性的显著源到可不利地影响细胞生长，生存力和比生产率或改变表达的治疗性蛋白质的质量分布生物制药生产过程(McGilicutty等人，生物技术快报。 2018 Jan; 40 [1]：5-21)。这对行业来说是一个重大问题吗?如果是这样，MilliporeSigma建议如何处理呢?

Bulpin：生物制药生产过程中的可变性是一个关键问题，了解组成细胞培养基的各个原材料成分对于降低变异风险至关重要。从历史上看，这种变化的大部分是在复杂的不确定成分(例如水解产物)中引入的。但是，随着我们朝着化学定义的配方发展，仍然存在一些会引起性能变化的成分。

MilliporeSigma采取了积极主动的原材料表征方法。根据复杂性，供应商，采购和产品变化的历史知识为每个组件分配风险评分。对于更可能变化的组件，我们实施了第二层测试。重要的是，这第二层测试采用正交方法-首先，分析材料的杂质和组成，其次，设计基于细胞的分析法，以测试生物反应。通过实施这些第二层测试，我们可以降低最终介质配方性能变化的风险。

Wellens：生物制药制造公司已经远离血清，而转向无血清培养基和化学成分明确的培养基，以确保结果的可重复性。媒体制造行业已经意识到，生物制造通常始于液态介质。但是当进入临床阶段研究时，通常会改变粉末。为了从粉末中产生液体，将几种成分合并在一起。最佳标准化意味着将使用一种粉末来生产液体，从而提供一致性。

托比亚斯·申克(Tobias Schenk)

托比亚斯·申克(Tobias Schenk)

Schenk：原材料将影响媒体表现;这就是为什么对媒体生产商及其原材料来源进行良好的质量控制并拥有丰富经验的原因。备有第二个媒体源对于确保连续供应具有高批次间一致性至关重要。

阿尔法诺(Alfano)：这是整个行业的一个重要问题，因为适当地控制原材料风险对于确保最终产品的安全绝对至关重要。简化细胞培养基以包含最少数量和浓度的关键成分可以帮助减少不必要的成分变异性。我们已经体验到，在优化媒体和制造系统上投入的精力越多，收益和实现制造目标的可能性就越大。

GEN：尽管已经确定了动物血清的关键成分，但它们仍被用于支持许多细胞系的生长。从细胞培养蛋白生产方案中完全消除血清是否可能或合乎需要?

Bulpin：动物血清会引起变异性和成本，以及污染的风险。我们坚信从重组生物治疗生产过程中去除血清是可能且合乎需要的。除了这些包含动物的成分外，进一步希望朝着完全化学上确定的过程发展。我们通常会通过咨询帮助他们选择正确的培养基，或采用我们内部的高通量方法来开发定制配方，从而帮助客户从蛋白质水解产物转移到化学定义的培养基。

Wellens：在无血清的环境中生产蛋白质确实是可取的。这将有助于减少病毒污染的风险，并减轻下游处理步骤中遇到的困难。

Schenk：对无血清培养基应用的需求正在增长，并且正在开发更多的培养基来支持这种需求。尽管已经可以生产无血清的细胞培养蛋白，但迫切需要对其进行改进以最大程度地提高蛋白滴度。

Alfano：对于蛋白质生产，该行业已经能够消除不确定的成分，包括血清，同时还提高了生产率。有些旧产品可能使用动物或血液来源的成分，但较新的产品已经进行了转换。但是，在细胞和基因疗法，疫苗，组织保存和组织加工中，仍然需要在细胞培养基系统中进行创新，以实现化学定义的高性能培养基的目标。但是，最近几年取得了长足的进步，证明了完全定义的无血清系统可以带来多种优势。

GEN：几十年来，细胞培养基已取得了重要的进步。到达终点了吗?或者，上述定义的改进是否会无限延续下去?

Bulpin：在过去的十年中，该行业在改善生物疗法制造中的生长和效价方面取得了巨大的进步。但是，除了增强单元的这些性能特征外，仍然可以实现显着的改进-尚未达到终点。新型，难以表达的疗法正变得越来越普遍，可能需要更具体的优化。随着对蛋白质质量的分析变得更加详细，对蛋白质质量特征的严格控制变得越来越重要。此外，我们看到了通过降低细胞培养基成本或简化流程来大幅降低生物生产的销售成本(COGS)的驱动力。

最后，我们将灌注过程视为增加灵活性，减少制造空间和降低成本的一种方式。我们正在探索可以推动这些改进的新细胞培养基配方。

韦伦斯：蛋白质生产介质仍将得到发展，以提高效率和经济性。

Schenk：我相信，未来的发展将更多地集中在专用媒体的方向上，而不是通用的，通用的媒体上。此类定制培养基将用于确定的目的，以最大化精确的需求，包括最大化尚未达到其理论最大值的蛋白效价，细胞生长和无血清增殖。

Alfano：今天的细胞培养系统变得越来越复杂，因为我们看到基因疗法，CAR-T细胞疗法和先进的组织再生系统的推出，以及蛋白质生产的进步。此外，依靠细胞培养方法的体内肉替代品也处于萌芽状态。随着我们行业的发展，我们的细胞培养系统需要在规模，性能和成本效益方面进行改进。细胞生物学和细胞培养系统的进步将使我们未来的药物，甚至我们选择用于晚餐的蛋白质成为可能。如果要实现这些创新的承诺，我们将拥有令人兴奋的未来。但是，我们需要漫长的发现之路才能取得长期，持久的成功。