3.8细胞培养基的优化
当前，细胞培养基的优化主要在无血清细胞培养基、个性化细胞培养基及流加细胞培养基的开发中应用。对于流加细胞培养基的开发在后续章节进行介绍。
细胞培养基优化的传统方法主要源自Ham及其同事的研究，即在获知各种细胞培养基成份的浓度范围后，进行多轮的筛选实验，每轮筛选一种成分，找到其最适浓度；在下一轮实验中固定筛选过的物质的最适浓度，再筛选另一种成分；如此循环直至每一种成分均获得优化。此种方法的优点是每一种培养基成分对细胞的作用均得到详细研究，容易找到其中最重要的因素；缺点是耗时耗力，成本高。因为各成分间可能存在交互协同作用，已经优化好的成分其最适浓度可能会因其它成分的浓度改变而改变，因此该方法需要多轮反复优化才能找到相对合理的配方，并且该方法无法考察成分间的交互作用，而这恰恰是培养基优化工作中最重要的一点。
在当前报道的细胞培养基优化研究中，多是针对某一种或某一类营养成分的优化，在方法上有所突破的很少。Xie等提出了根据细胞特性和营养需求参数设计细胞培养基的方法，但此方法更多地运用于流加培养中补料细胞培养基的设计工作。Stoll等提出了一种将氨基酸检测与浓度优化相结合的方法，系统地优化细胞培养基中的氨基酸浓度。
虽然上述方法可以对细胞培养基在一定程度上进行优化，但由于无血清细胞培养基的添加成份种类繁多及不同细胞的生长特异性，上述方法都没有从根本上解决无血清细胞培养基优化中的实验量大和成份交互作用的问题。近年来，有学者提出了一些无血清细胞培养基理性设计的优化方法，主要包括化学计量法、统计学优化法、计算机辅助实验设计的遗传算法等，结合近年来出现的基因组学、蛋白质组学及细胞代谢流分析优化法，使得细胞培养基的优化特别是无血清细胞培养基的优化取得较快进展。
诸多理性设计方法中，以统计学方法和优化实验设计方法应用得最多。常用的统计学设计方法有：析因设计、分式析因设计、正交设计、均匀设计及Plackett-Burman设计等。常用的优化实验设计方法有：响应曲面法(responsesurfacemethodology)、多元线性回归、高斯-塞德尔迭代法(Gauss-Seideliterativemethod)、修正Rosenbrock法(modifiedrosenbrock)、Nelder-Mead单纯形法等。该类方法多是在对特定细胞有一定了解的基础上对细胞培养基成份合理分组，并选择适当的参数水平，通过软件设计实验并分析实验结果，找出正负作用因素和有交互作用的因素，再针对上述因素进行下一轮优化。这些方法优点是可以考察各细胞培养基成分的交互作用，节省人力物力和时间成本，不需要多轮筛选，较短时间内即可获得较理想的配方。但是该方法在成分分组及水平确定时仍具有一定的盲目性，如果能够结合细胞特性检测，则更为有效。如果能与高通量的细胞培养方法结合，运用统计学方法将是无血清培养基优化的一个有力工具。
运用基因组学和蛋白质组学方法筛选特定细胞生长与产物合成需要的细胞因子。基因组学技术和蛋白质组学技术是近年来用于细胞培养研究的新工具，通过其在分子水平对细胞培养过程认识的深入，可以更准确地预测和判断体外培养细胞的生长和代谢状态。另外，通过抗体芯片遴选参与细胞培养调控过程的细胞表面受体、黏附分子及信号通路相关生物分子，可以相应地确定在细胞培养基中添加配体或其他生物分子来调控细胞增殖、凋亡、分化、黏附和外源基因表达。分子生物学技术在动物细胞培养基优化设计中的应用，不仅为有针对性和预见性的无血清细胞培养基组分筛选提供了理论指导，也为其提供了高通量和精确灵敏的高效技术手段。目前，基因组学技术和蛋白质组学技术已成为国外大型细胞培养基商业开发机构和生产商进行无血清细胞培养基优化设计的主要技术手段。
由于细胞培养基组分繁多，交互影响复杂，尽管采用各种优化方法或技术，当前的无血清或者无血清无蛋白细胞培养基仍存在一个主要问题：由于特定细胞系的代谢规律及营养需求不同，以及现有科学认识的局限性，开发一种具有普遍适用各种细胞的无血清无蛋白细胞培养基较为困难。
对于细胞培养基，优化的过程中还要考虑细胞培养基生产成本问题。生物制药过程希望能在保证生物制品质量、提高生产效益的同时，降低生产成本，这是一对矛盾体。细胞培养基是生物制药过程的一种直接易耗品，其成本高低对制品有着重要的意义。抗体、重组蛋白、人用疫苗及兽用疫苗等生物制品附加值高低不同，在细胞培养基的优化设计中，需充分考虑这些生物制品的成本要求。北京清大天一科技有限公司在开发设计BHK21无血清无动物组分细胞培养基时，在白癜风形成的原因复方川芎酊
