在无血清培养基中实现BHK-21细胞的高密度培养，是生物制药领域提升重组蛋白或病毒疫苗产量的关键。该过程面临营养成分限制、代谢副产物积累及细胞凋亡等多重挑战。成功策略需围绕培养基优化、工艺控制与代谢管理展开。
一、培养基的精准优化与补料策略
无血清培养基缺乏血清的保护和营养缓冲作用，因此必须进行精细化设计。
基础培养基优化：商用无血清培养基是起点，但常需根据特定BHK-21细胞亚克隆及表达产物进行个性化调整。关键点包括：确定葡萄糖、谷氨酰胺等核心能源和碳源的最佳起始浓度；补充足够的氨基酸、维生素和微量元素，特别是半胱氨酸、酪氨酸等易耗竭成分；添加适宜的保护剂和增溶剂，如PluronicF-68，以减少剪切力损伤和气泡毒性。
关键添加物：
胰岛素或IGF-1：促进糖原和蛋白质合成，是替代血清的关键生长因子。
转铁蛋白：essentialfor细胞对铁的摄取和利用。
重组蛋白或植物水解物：可作为额外的营养来源和生长刺激因子，但需注意成分明确性和一致性。
动态补料/灌流培养：单纯的批式培养无法支撑高密度。必须采用补料分批或灌流策略。通过定时补加浓缩的营养液（如葡萄糖、氨基酸），或通过灌流系统连续移走代谢废物并补充新鲜培养基，可维持营养稳态，将细胞密度推高至1\times10^71×107cells/mL及以上。
二、精确的工艺参数控制与代谢管理
环境参数控制：精确控制温度（~37°C）、pH（7.0-7.2）和溶氧（通常20-50%空气饱和度）至关重要。采用缓冲体系或CO₂/碱液联动控制以稳定pH。溶氧需通过搅拌速率、通气中的氧浓度联动调节，避免缺氧或氧毒性。
代谢副产物控制：高密度下，乳酸和铵离子的积累是主要限制因素。
乳酸控制：通过将培养模式从高葡萄糖的乳酸生成型转向低葡萄糖的乳酸消耗型（代谢转换），可有效降低乳酸水平。
铵离子控制：使用谷氨酰胺二肽或开发不含谷氨酰胺的培养基配方，利用其他氨基酸（如谷氨酸）供能，可从源头上减少铵的生成。
总结：
在无血清体系中实现BHK-21细胞高密度培养，是一项系统工程。核心在于通过成分明确的优化培养基、动态的营养补加策略以及对温度、pH、溶氧和代谢废物的精确控制，为细胞创造一个稳定、高效且低毒的生长环境，从而突破密度瓶颈，大化目标产物产量。
