細(xì)胞培養(yǎng)技術(shù)是制藥生產(chǎn)、再生醫(yī)學(xué)、食品科學(xué)及材料工程領(lǐng)域的核心基礎(chǔ)，其質(zhì)量直接影響下游研究與產(chǎn)業(yè)應(yīng)用成效。細(xì)胞培養(yǎng)基作為細(xì)胞生長的“營養(yǎng)核心”，包含維持細(xì)胞活性的必需成分，針對特定場景優(yōu)化配方是提升培養(yǎng)效率的關(guān)鍵。近年來，機(jī)器學(xué)習(xí)成為培養(yǎng)基優(yōu)化的重要工具，但實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)中的生物變異性（如細(xì)胞行為波動(dòng)、設(shè)備噪聲）卻制約模型精度。而在細(xì)胞培養(yǎng)全流程中，凍存管液氮罐作為樣本長期存儲(chǔ)的關(guān)鍵設(shè)備，其-196℃穩(wěn)定低溫環(huán)境，能為優(yōu)化后獲得的高活性細(xì)胞提供安全保障，銜接“培養(yǎng)-存儲(chǔ)”環(huán)節(jié)的連續(xù)性。

近期，一項(xiàng)研究通過構(gòu)建可應(yīng)對生物變異性的機(jī)器學(xué)習(xí)模型，成功應(yīng)用于無血清培養(yǎng)基優(yōu)化。研究以制藥領(lǐng)域常用的CHO-K1細(xì)胞為對象，將其置于不同配方培養(yǎng)基中培養(yǎng)，量化生物變異性后，整合培養(yǎng)基成分、細(xì)胞密度等數(shù)據(jù)到多算法機(jī)器學(xué)習(xí)框架，并通過“訓(xùn)練-驗(yàn)證”迭代提升模型可靠性。最終開發(fā)的專用無血清培養(yǎng)基，使細(xì)胞密度達(dá)市售產(chǎn)品的1.6倍，充分證明模型捕捉細(xì)胞獨(dú)特營養(yǎng)需求的能力。在實(shí)驗(yàn)后續(xù)環(huán)節(jié)，當(dāng)獲得高活性CHO-K1細(xì)胞樣本后，需通過液氮凍存管分裝，再放入凍存管液氮罐中保存，避免樣本因代謝活動(dòng)失活，確保后續(xù)實(shí)驗(yàn)或生產(chǎn)能基于優(yōu)質(zhì)樣本展開。同時(shí)，針對實(shí)驗(yàn)室批量樣本管理需求，大口徑液氮容器憑借便捷的存取優(yōu)勢，可減少開蓋損耗，提升樣本管理效率。

由于生物變異性是生物實(shí)驗(yàn)的固有特性，該機(jī)器學(xué)習(xí)方案具有廣泛適用性，可拓展至微生物培養(yǎng)、植物組織培養(yǎng)等領(lǐng)域，為降低研發(fā)成本、縮短周期提供支持。當(dāng)前，生物制藥與再生醫(yī)學(xué)產(chǎn)業(yè)對高效細(xì)胞培養(yǎng)技術(shù)及配套設(shè)備需求激增，通過機(jī)器學(xué)習(xí)優(yōu)化的培養(yǎng)基，結(jié)合凍存管液氮罐等低溫存儲(chǔ)設(shè)備形成的“培養(yǎng)-存儲(chǔ)”一體化方案，能進(jìn)一步提升生物樣本利用效率，為新藥研發(fā)、細(xì)胞治療等領(lǐng)域突破提供關(guān)鍵支撐。

該研究得到日本學(xué)術(shù)振興會(huì)（JSPS）KAKENHI項(xiàng)目（編號21K19815、25K22838及JP25KJ0680）支持，相關(guān)成果為生物工程技術(shù)創(chuàng)新提供重要參考，未來有望通過產(chǎn)業(yè)應(yīng)用，為生物產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展注入新動(dòng)能。

來源：news-medical.net