使用化学限定培养基来控制质量稳定性和降低生产成本是目前大部分生物制药企业所追求的，但是有一些细胞的培养还是离不开在培养基中添加血清。本研究发现，不同基础培养基中添加不同浓度的血清，使用Rebel仪器仍然能获得准确的氨基酸代谢趋势数据。
一、 比较基础细胞培养基与添加了10%胎牛血清的成分浓度差异
背景：DMEM、IMDM和RPMI是细胞培养过程中使用的三种最常见的细胞培养基配方。这些化学定义的培养基是无蛋白质，含有氨基酸、维生素、矿物质和其他成分的特定配方，以适应细胞系的营养需求。对于某些类型的细胞培养和过程（例如，干细胞、T和B细胞、成纤维细胞、杂交瘤细胞、HEK293细胞、白血病细胞、植物细胞、昆虫细胞等），这些基础培养基通常添加10% v/v的胎牛血清（FBS）。胎牛血清的添加补充了维持细胞活力和生长所必需的蛋白质、脂质和生长因子，并使培养物适应pH值、温度、渗透压或其他培养动态的变化。然而，添加胎牛血清的培养基对传统色谱方法具有挑战性。血清蛋白会干扰色谱法。用蛋白质沉淀制备样品可能会干扰培养基组分的回收率，导致新鲜培养基或反应液的结果有偏倚。
实验：一种不含谷氨酰胺和细胞培养级胎牛血清（美国来源）的DMEM、IMDM和RPMI培养基按以下方法进行了测试。所有的培养基样品都按照制造商的说明进行处理。最终溶液稀释10倍后，没有额外的样品制备。
添加和不添加10%胎牛血清的基础培养基中的培养基成分浓度。误差条来自于5次重复的标准偏差。
结论：当比较添加和不添加胎牛血清补充剂的标准基础培养基成分时，每种培养基的培养基成分水平几乎没有差异。对于DMEM培养基，不添加胎牛血清的配方非常相似，在实验误差范围内。然而，补充10%的血清后均检测到低水平的Ala、Glu和Pro。这三种氨基酸在DMEM配方中不存在，因此补充胎牛血清后的结果表明这些成分的添加量非常低。有和无血清的IMDM培养基均无明显变化。RPMI培养基在配方中不含Ala，但在10%胎牛血清补充样品中检测到Ala。与DMEM的结果一样，这表明从胎牛血清中添加的少量Ala足够多，可以在补充血清的培养基样本中检测到。使用REBEL，人们可以在血清添加到基础培养基配方时常规监测培养基成分的这些轻微变化。这种做法可以支持多种细胞系的培养过程和培养基准备。
二、比较添加不同量的胎牛血清的RPMI培养基的成分浓度差异
背景：RPMI培养基是常用的化学定义和无蛋白的细胞培养基之一，因为它适用于多种哺乳动物细胞系（如干细胞、T和B细胞、杂交瘤、HEK293、THP-1白血病细胞等）。RPMI培养基中通常添加1-10%水平的胎牛血清（FBS），以补充维持特定细胞系过程所必需的生长因子。然而，当需要对培养基进行常规的定量分析时，FBS补充的培养基就会出现一些问题。混合培养基中高血清蛋白含量可能会干扰氨基酸分析的标准色谱柱。在用传统的色谱平台进行分析之前，可能需要用沉淀法去除蛋白质来制备样品。这种额外的样品准备可能会影响氨基酸回收率，导致传统的介质分析方法的偏倚结果。
实验：将市售的RPMI培养基（不含谷氨酰胺）和细胞培养级胎牛血清（美国来源）混合在以下水平上。所有的培养基样品都按照制造商的说明进行处理。最终溶液在用REBEL进行分析前稀释10倍，没有额外的样品制备。
添加胎牛血清的RPMI和RPMI的培养基成分浓度。误差条来自于6次重复的标准偏差。
结论：该分析能够在单一稀释水平上定量24种不同的培养基组分，包括19种氨基酸。在碱性RPMI培养基和添加高达10%胎牛血清的RPMI样品之间，培养基成分的浓度几乎没有差异。Ala和Gln例外。Ala和Gln都不在RPMI的原始配方中。在基础培养基和1%胎牛血清补充的培养基中均未检测到。然而，在5%和10%的胎牛血清中，Ala和Gln都被鉴定出来，这与在稀释10倍后的纯血清中检测这两种氨基酸的单独观察结果一致（未显示）。与配方相对应，精氨酸在所有氨基酸里浓度最高，平均为2.108 mM。相比之下，色氨酸的浓度较低，平均为0.011 mM。使用Rebel，可以快速和自信地筛选补充血清的培养基配方，以确保在引入细胞培养基之前批量培养基的一致性。
三、比较添加不同量的胎牛血清的IMDM培养基的成分浓度差异
背景：IMDM是杜DMEM的一种氨基酸、维生素和无机盐富集版本。IMDM通常用于成纤维细胞样细胞系（如COS-7）、造血干细胞、巨噬细胞和T淋巴细胞（如Jurkat细胞）的高密度细胞培养。由于IMDM是一种化学定义的培养基，它缺乏生长因子、蛋白质和脂质。为了支持细胞生长，IMDM通常补充胎牛血清（FBS）（如1-10%），这取决于细胞系。当使用化学定义的细胞培养基，如IMDM补充胎牛血清，培养基分析可能是一个负担。在用标准色谱柱添加的胎牛血清中高水平的蛋白质之间出现干扰。可能需要额外的样品制备来去除和沉淀样品介质中的蛋白质。这些增加的步骤可能会影响微量介质成分（如氨基酸和维生素）的回收率，导致介质分析的传统分析方法的问题。
实验：不含谷氨酰胺的商业IMDM培养基和细胞培养级胎牛血清（美国来源）按以下水平混合。所有的培养基样品都按照制造商的说明进行处理。最终溶液在用Rebel进行分析前稀释20倍，没有额外的样品制备。
添加胎牛血清的IMDM和IMDM的培养基成分浓度。误差条来自于6次重复的标准偏差。
结论：用Rebel稀释剂单次稀释20倍后，分析结果能够定量24种不同的培养基成分，包括18种氨基酸和3种B族维生素。在单独添加碱性IMDM培养基和添加高达10%胎牛血清的IMDM样品之间，培养基成分的浓度几乎没有差异。在这些氨基酸中，色氨酸的平均浓度较低，平均为0.032 mM，赖氨酸的平均浓度最高，为1.165 mM。维生素B1（硫胺素）是所有培养基成分中检测到的较低浓度，平均浓度为0.004 mM。GABA和βAla并不普遍存在于所有化学定义的培养基配方中，两者在所有样品的平均浓度分别为0.028 mM和0.030 mM。有了REBEL，可以快速地筛选添加血清的培养基配方。
四、Sf9和Sf21昆虫细胞培养基中必需氨基酸含量的比较
背景：Sf9和Sf21等昆虫细胞系最初是从果蛾中分离出来的。它们通常用于重组蛋白表达、疫苗开发和病毒载体生产。这些细胞系非常适应贴壁培养和悬浮培养，以及传统的血清培养基、无血清培养基和无蛋白培养基。选择合适的培养基是基于多种条件的，但其中最重要的就是氨基酸含量。许多氨基酸不是由昆虫细胞合成的，有些氨基酸对于添加到细胞培养基中以获得最佳的生长和/或蛋白质生产是至关重要的。了解昆虫细胞代谢，并了解细胞培养基中氨基酸的含量，可以采用更明智的过程开发分析策略，将细胞生长/活力和生产力的变化与培养基中的营养含量联系起来。
实验：本研究使用了三种不同的细胞培养基，分别用于Sf9或Sf21昆虫细胞系的生长。测试的昆虫细胞培养基包括传统培养基、化学定义的培养基和无血清培养基。所有培养基样品均按照制造商的说明进行处理。样品在REBEL分析前稀释100倍，没有额外的样品制备。为简单起见，只显示了三种培养基的必需氨基酸进行比较。
来自传统、化学定义和无血清昆虫培养基的必需氨基酸图谱。误差条来自于5次重复的标准偏差
结论：所有必需氨基酸的含量都不同。与化学定义的和无血清培养基相比，传统培养基的His水平明显高7.4倍和11.3倍。然而，传统培养基中的五种氨基酸水平低——Ile、Leu、Met、Phe和Val。化学定义的培养基中Ile、Lys、Met、Phe、Trp和Val的水平最高。此外，它与无血清培养基的高水平并列。除了Leu，无血清培养基中所显示的其他必需氨基酸的第二或第三多。这一简短的分析说明了考虑测量昆虫细胞培养基中氨基酸的组成是如何至关重要的。
使用方法和样品处理：
你所看到的就是你所得到的。
REBEL侧面不需要外部计算机、压缩气瓶、废物或者试剂瓶。
您需要做的只是，取品(1)后离心或过滤以除去细胞，并用REBEL稀释液(2)稀释。然后将样品载入设备(3)，按“start”(4)。所有的校准剂和试剂都放在REBEL仪器内部，数据将被自动处理成报告（CSV或PDF），可用U盘导出(5)。
