哺乳动物细胞是化学异养型细胞，需要碳水化合物才能在培养物中生长。由于碳水化合物通过磷脂双层具有低渗透性，而磷脂双层构成细胞膜的大部分，在转运蛋白的作用下才能促进糖转运到细胞中。在哺乳动物细胞的培养中，最常用的碳水化合物是葡萄糖，因为它可以通过两个主要的单糖转运蛋白：钠-葡萄糖连接转运蛋白（SGLT）和葡萄糖转运蛋白（GLUT）有效地转运到细胞中。
除了葡萄糖，在以前的研究中还测试了其他碳水化合物作为动物细胞培养基生长能源物质的能力。其中单糖、半乳糖、果糖和甘露糖被证明可用于培养基大多数细胞类型，多糖也被证明在补充有血清的细胞培养物中支持细胞生长，是因为血清含有对于分解培养基中的复合碳水化合物必不可少的糖酶。众所周知，迄今为止还没有关于使用多糖来支持哺乳动物细胞无血清培养中细胞生长的报道。
为了对哺乳动物细胞代谢是否能使用多糖作为能源物质，在实验过程中使用无血清培养可以完全排除血清中糖酶的作用。如果研究获得利用多糖的无血清哺乳动物细胞，则该细胞可以表明哺乳动物细胞中存在多糖转运和代谢的某种机制。
文章简介
在最近的一项研究中，发现了唯一已知的动物蔗糖转运体，由此产生了多糖作为能源的可能性。在本研究中，我们发现哺乳动物细胞可以在无葡萄糖的情况下利用麦芽糖生长，并成功地使CHO-K1细胞分别在无葡萄糖并含麦芽糖的无血清蛋白培养基中生长。这是第一次报告无蛋白哺乳动物细胞培养过程中可以使用双糖作为能源。
1、评估二糖以支持CHO-K1细胞的生长
为了评估二糖对于哺乳动物细胞生长的用途，使用以下方法培养CHO细胞系CHO-K1，接种细胞密度为0.3×个细胞/mL，分别在含有3.6g/L麦芽糖、蔗糖、乳糖、海藻糖、葡萄糖的在无血清无蛋白质细胞培养基中培养。在74天内每次传代的开始和结束时，这些培养物的活细胞密度和培养活力显示在图1中。虽然含葡萄糖培养基中的细胞在每次传代时显示了高培养活力和活细胞密度，但是二糖培养基中参数分别减少并保持停滞。但是意想不到的是，在麦芽糖培养基的培养活力和活细胞密度在第14天开始增加，细胞开始增殖并在随后的时间内保持，其他培养基中的细胞在第31天后停止生长。因此，我们首次证明哺乳动物细胞可以利用麦芽糖而不是蔗糖、乳糖或海藻糖作为糖源在无血清无蛋白培养基中增殖。
图1CHO-K1在不同碳源培养基中的生长情况
2、在麦芽糖培养基中适应的CHO-K1细胞的生长和生化特征
为了验证上述观察结果，然后将无麦芽糖蛋白的培养基中适应的CHO-K1细胞生长曲线与在无葡萄糖蛋白培养基中培养的CHO-K1细胞进行比较。最大活细胞密度显示在葡萄糖中第6天达到5.9×个/mL细胞，而用麦芽糖作为碳源培养的细胞在第7天生长至1.4×个/mL细胞（图2）。数据显示，麦芽糖培养基中细胞在较长时间内的细胞活力高于80％，远高于葡萄糖培养基中的细胞活力。这可能由于麦芽糖培养基中细胞达到的最大细胞密度较低，或者是有较低的细胞代谢速率，这导致较高的细胞活力和较慢的细胞死亡。
图2在葡萄糖和麦芽糖为碳源的活细胞密度和细胞活力曲线
文章结论
在这项研究中，我们证明哺乳动物细胞CHO-K1可以适应在麦芽糖无血清无蛋白培养基中生长。在以前的研究中没有已知的哺乳动物麦芽糖转运蛋白，并且细胞不能代谢二糖，这项研究中哺乳动物细胞在含有麦芽糖的无蛋白培养基中的存活和增殖是令人惊讶的。这是使用二糖作为能量来源的无血清无蛋白哺乳动物细胞培养基被首次发现。
这一发现也具有潜在的应用价值：（1）许多生物制药产品是使用无血清哺乳动物细胞培养物生产的，与利用葡萄糖相比麦芽糖代谢乳酸产量降低，这可以应用于具有高乳酸问题的细胞培养过程，以提高蛋白质生产率。（2）在批量摇瓶培养中使用麦芽糖补充持续的细胞生长和重组蛋白生产，可以应用于小规模培养以促进研究进展和开发材料生成。
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图片/来源文章
编辑/吴佳婧
排版/寇航
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