使用化學限定培養基來控制質量穩定性和降低生產成本是目前大部分生物制藥企業所追求的，但是有一些細胞的培養還是離不開在培養基中添加血清。本研究發現，不同基礎培養基中添加不同濃度的血清，使用Rebel儀器仍然能獲得準確的氨基酸代謝趨勢數據。

一、       比較基礎細胞培養基與添加了10%胎牛血清的成分濃度差異

背景：DMEM、IMDM和RPMI是細胞培養過程中使用的三種最常見的細胞培養基配方。這些化學定義的培養基是無蛋白質，含有氨基酸、維生素、礦物質和其他成分的特定配方，以適應細胞系的營養需求。對于某些類型的細胞培養和過程（例如，干細胞、T和B細胞、成纖維細胞、雜交瘤細胞、HEK293細胞、白血病細胞、植物細胞、昆蟲細胞等），這些基礎培養基通常添加10% v/v的胎牛血清（FBS）。胎牛血清的添加補充了維持細胞活力和生長所必需的蛋白質、脂質和生長因子，并使培養物適應pH值、溫度、滲透壓或其他培養動態的變化。然而，添加胎牛血清的培養基對傳統色譜方法具有挑戰性。血清蛋白會干擾色譜法。用蛋白質沉淀制備樣品可能會干擾培養基組分的回收率，導致新鮮培養基或反應液的結果有偏倚。

實驗：一種不含谷氨酰胺和細胞培養級胎牛血清（美國來源）的DMEM、IMDM和RPMI培養基按以下方法進行了測試。所有的培養基樣品都按照制造商的說明進行處理。最終溶液稀釋10倍后，沒有額外的樣品制備。

添加和不添加10%胎牛血清的基礎培養基中的培養基成分濃度。誤差條來自于5次重復的標準偏差。

結論：當比較添加和不添加胎牛血清補充劑的標準基礎培養基成分時，每種培養基的培養基成分水平幾乎沒有差異。對于DMEM培養基，不添加胎牛血清的配方非常相似，在實驗誤差范圍內。然而，補充10%的血清后均檢測到低水平的Ala、Glu和Pro。這三種氨基酸在DMEM配方中不存在，因此補充胎牛血清后的結果表明這些成分的添加量非常低。有和無血清的IMDM培養基均無明顯變化。RPMI培養基在配方中不含Ala，但在10%胎牛血清補充樣品中檢測到Ala。與DMEM的結果一樣，這表明從胎牛血清中添加的少量Ala足夠多，可以在補充血清的培養基樣本中檢測到。使用REBEL，人們可以在血清添加到基礎培養基配方時常規監測培養基成分的這些輕微變化。這種做法可以支持多種細胞系的培養過程和培養基準備。

二、比較添加不同量的胎牛血清的RPMI培養基的成分濃度差異

背景：RPMI培養基是常用的化學定義和無蛋白的細胞培養基之一，因為它適用于多種哺乳動物細胞系（如干細胞、T和B細胞、雜交瘤、HEK293、THP-1白血病細胞等）。RPMI培養基中通常添加1-10%水平的胎牛血清（FBS），以補充維持特定細胞系過程所必需的生長因子。然而，當需要對培養基進行常規的定量分析時，FBS補充的培養基就會出現一些問題。混合培養基中高血清蛋白含量可能會干擾氨基酸分析的標準色譜柱。在用傳統的色譜平臺進行分析之前，可能需要用沉淀法去除蛋白質來制備樣品。這種額外的樣品準備可能會影響氨基酸回收率，導致傳統的介質分析方法的偏倚結果。

實驗：將市售的RPMI培養基（不含谷氨酰胺）和細胞培養級胎牛血清（美國來源）混合在以下水平上。所有的培養基樣品都按照制造商的說明進行處理。最終溶液在用REBEL進行分析前稀釋10倍，沒有額外的樣品制備。

添加胎牛血清的RPMI和RPMI的培養基成分濃度。誤差條來自于6次重復的標準偏差。

結論：該分析能夠在單一稀釋水平上定量24種不同的培養基組分，包括19種氨基酸。在堿性RPMI培養基和添加高達10%胎牛血清的RPMI樣品之間，培養基成分的濃度幾乎沒有差異。Ala和Gln例外。Ala和Gln都不在RPMI的原始配方中。在基礎培養基和1%胎牛血清補充的培養基中均未檢測到。然而，在5%和10%的胎牛血清中，Ala和Gln都被鑒定出來，這與在稀釋10倍后的純血清中檢測這兩種氨基酸的單獨觀察結果一致（未顯示）。與配方相對應，精氨酸在所有氨基酸里濃度最高，平均為2.108 mM。相比之下，色氨酸的濃度較低，平均為0.011 mM。使用Rebel，可以快速和自信地篩選補充血清的培養基配方，以確保在引入細胞培養基之前批量培養基的一致性。

三、比較添加不同量的胎牛血清的IMDM培養基的成分濃度差異

背景：IMDM是杜DMEM的一種氨基酸、維生素和無機鹽富集版本。IMDM通常用于成纖維細胞樣細胞系（如COS-7）、造血干細胞、巨噬細胞和T淋巴細胞（如Jurkat細胞）的高密度細胞培養。由于IMDM是一種化學定義的培養基，它缺乏生長因子、蛋白質和脂質。為了支持細胞生長，IMDM通常補充胎牛血清（FBS）（如1-10%），這取決于細胞系。當使用化學定義的細胞培養基，如IMDM補充胎牛血清，培養基分析可能是一個負擔。在用標準色譜柱添加的胎牛血清中高水平的蛋白質之間出現干擾。可能需要額外的樣品制備來去除和沉淀樣品介質中的蛋白質。這些增加的步驟可能會影響微量介質成分（如氨基酸和維生素）的回收率，導致介質分析的傳統分析方法的問題。

實驗：不含谷氨酰胺的商業IMDM培養基和細胞培養級胎牛血清（美國來源）按以下水平混合。所有的培養基樣品都按照制造商的說明進行處理。最終溶液在用Rebel進行分析前稀釋20倍，沒有額外的樣品制備。

添加胎牛血清的IMDM和IMDM的培養基成分濃度。誤差條來自于6次重復的標準偏差。

結論：用Rebel稀釋劑單次稀釋20倍后，分析結果能夠定量24種不同的培養基成分，包括18種氨基酸和3種B族維生素。在單獨添加堿性IMDM培養基和添加高達10%胎牛血清的IMDM樣品之間，培養基成分的濃度幾乎沒有差異。在這些氨基酸中，色氨酸的平均濃度較低，平均為0.032 mM，賴氨酸的平均濃度最高，為1.165 mM。維生素B1（硫胺素）是所有培養基成分中檢測到的較低濃度，平均濃度為0.004 mM。GABA和βAla并不普遍存在于所有化學定義的培養基配方中，兩者在所有樣品的平均濃度分別為0.028 mM和0.030 mM。有了REBEL，可以快速地篩選添加血清的培養基配方。

四、Sf9和Sf21昆蟲細胞培養基中必需氨基酸含量的比較

背景：Sf9和Sf21等昆蟲細胞系最初是從果蛾中分離出來的。它們通常用于重組蛋白表達、疫苗開發和病毒載體生產。這些細胞系非常適應貼壁培養和懸浮培養，以及傳統的血清培養基、無血清培養基和無蛋白培養基。選擇合適的培養基是基于多種條件的，但其中最重要的就是氨基酸含量。許多氨基酸不是由昆蟲細胞合成的，有些氨基酸對于添加到細胞培養基中以獲得最佳的生長和/或蛋白質生產是至關重要的。了解昆蟲細胞代謝，并了解細胞培養基中氨基酸的含量，可以采用更明智的過程開發分析策略，將細胞生長/活力和生產力的變化與培養基中的營養含量聯系起來。

實驗：本研究使用了三種不同的細胞培養基，分別用于Sf9或Sf21昆蟲細胞系的生長。測試的昆蟲細胞培養基包括傳統培養基、化學定義的培養基和無血清培養基。所有培養基樣品均按照制造商的說明進行處理。樣品在REBEL分析前稀釋100倍，沒有額外的樣品制備。為簡單起見，只顯示了三種培養基的必需氨基酸進行比較。

來自傳統、化學定義和無血清昆蟲培養基的必需氨基酸圖譜。誤差條來自于5次重復的標準偏差

結論：所有必需氨基酸的含量都不同。與化學定義的和無血清培養基相比，傳統培養基的His水平明顯高7.4倍和11.3倍。然而，傳統培養基中的五種氨基酸水平低——Ile、Leu、Met、Phe和Val。化學定義的培養基中Ile、Lys、Met、Phe、Trp和Val的水平最高。此外，它與無血清培養基的高水平并列。除了Leu，無血清培養基中所顯示的其他必需氨基酸的第二或第三多。這一簡短的分析說明了考慮測量昆蟲細胞培養基中氨基酸的組成是如何至關重要的。

使用方法和樣品處理：

你所看到的就是你所得到的。

REBEL側面不需要外部計算機、壓縮氣瓶、廢物或者試劑瓶。

您需要做的只是，取品(1)后離心或過濾以除去細胞，并用REBEL稀釋液(2)稀釋。然后將樣品載入設備(3)，按“start"(4)。所有的校準劑和試劑都放在REBEL儀器內部，數據將被自動處理成報告（CSV或PDF），可用U盤導出(5)。