Tại sao Fetal Bovine Serum (FBS) đang dần được thay thế trong nuôi cấy tế bào?

Blog Tháng 7 19, 2026

Fetal Bovine Serum (FBS) từng được xem là “tiêu chuẩn vàng” trong công nghệ nuôi cấy tế bào động vật và người ex vivo. Là một hỗn hợp sinh học tự nhiên cực kỳ phức tạp, FBS cung cấp hầu hết các yếu tố tăng trưởng, hormone, protein vận chuyển và các dưỡng chất thiết yếu cần thiết cho sự bám dính, sinh trưởng và phân chia tế bào. Tuy nhiên, cùng với sự phát triển của liệu pháp tế bào và các yêu cầu ngày càng nghiêm ngặt về GMP, FBS đang dần được thay thế bởi các môi trường nuôi cấy an toàn và ổn định hơn. Điều gì đã tạo nên sự thay đổi này?

Ứng dụng của môi trường không chứa thành phần FBS (Nguồn: “Fetal bovine serum: How to leave it behind in the pursuit of more reliable science” trên tạp chí Frontiers in Toxicology.)

Bản chất sinh học vài trò của FBS trong môi trường nuôi cấy tế bào

Vào năm 1955, nhà khoa học RJ Eagle và các cộng sự đã công bố phát hiện rằng việc bổ sung huyết thanh từ các nguồn động vật khác nhau vào môi trường nuôi cấy cơ bản giúp tế bào sinh trưởng vượt trội, trong đó huyết thanh lấy từ bào thai bò (FBS) mang lại hiệu quả cao nhất. Kể từ đó, FBS được sử dụng rộng rãi với nồng độ từ 5% đến 20% thể tích môi trường nuôi cấy.
Bản chất của FBS là một “cocktail” tự nhiên cực kỳ giàu dinh dưỡng. Sự hiện diện của các protein mang như albumin (vận chuyển lipid và axit béo), transferrin (vận chuyển sắt), các yếu tố bám dính như fibronectin và vitronectin, cùng một loạt các yếu tố tăng trưởng mạnh mẽ như TGF-beta, bFGF, EGF và PDGF là những nhân tố quyết định giúp tế bào bám dính, tăng sinh và tránh rơi vào chu trình chết tự nhiên. Đặc biệt, do bào thai bò chưa phát triển hệ thống miễn dịch hoàn thiện, FBS chứa hàm lượng kháng thể tự nhiên (immunoglobulin) cực kỳ thấp so với huyết thanh bò trưởng thành. Đặc tính độc đáo này giúp giảm thiểu tối đa các phản ứng dị ứng hoặc thải ghép chéo loài khi ứng dụng nuôi cấy tế bào người.

Vì sao FBS trong môi trường nuôi cấy tế bào đang dần được thay thế?

Sự biến thiên giữa các lô sản xuất

Đến hiện tại FBS vẫn được coi là một hỗn hợp “ill-defined” (chưa được định nghĩa rõ ràng về mặt hóa học). Do nguồn gốc tự nhiên và nồng độ của các thành phần trong FBS thay đổi tùy thuộc vào các yếu tố như tuổi thai, giới tính, tình trạng sức khỏe cũng như chế độ ăn của mẹ, góp phần tạo nên sự khác biệt giữa các lô. Sự biến động lớn giữa các lô sản xuất (batch-to-batch hoặc lot-to-lot variation) xảy ra ngay cả đối với các sản phẩm đến từ cùng một nhà sản xuất. Sự không đồng nhất này gây khó khăn cho khả năng tái lập kết quả của các lô sản xuất với nhau, từ đó dẫn đến phải thực hiện các quy trình kiểm định cực kỳ tốn kém và mất thời gian.

Nguy cơ đáp ứng miễn dịch

Mội số nghiên cứu cho thấy, trong quá trình nuôi cấy, tế bào có thể giữ lại một lượng nhỏ protein có nguồn gốc từ bò, như Neu5Gc và bovine apolipoprotein B-100 (Ghazanfar et al., 2022). Khi truyền vào cơ thể người, các protein này có thể bị hệ miễn dịch nhận diện là “chất lạ”, làm giảm khả năng tồn tại và hiệu quả điều trị của tế bào.
Bằng chứng từ các thử nghiệm lâm sàng Horwitz et al., 2002; Sundin et al., 2007 ghi nhận sự xuất hiện của kháng thể chống FBS ở bệnh nhân sau khi truyền MSC nuôi cấy bằng FBS, đặc biệt khi điều trị nhiều lần. Một nghiên cứu khác cũng ghi nhận bệnh nhân không tạo kháng thể chống MSC mà chỉ tạo kháng thể chống FBS, cho thấy nguy cơ miễn dịch chủ yếu đến từ protein bò còn tồn dư trong quá trình nuôi cấy, thay vì từ bản thân tế bào. Từ những kết quả này cho thấy FBS tồn dư có thể kích hoạt đáp ứng miễn dịch.

Nguy cơ nhiễm tác nhân ngoại lai

Dù được xử lý tiệt trùng, FBS vẫn có thể bị nhiễm các tác nhân truyền nhiễm nguy hiểm như mycoplasma, virus, hạt nội độc tố (endotoxin) hay thậm chí prion. Những tác nhân này cực kỳ khó phát hiện bằng các phương pháp lọc thông thường. Điều này đặt ra mối lo ngại an toàn khi nuôi cấy tế bào đặc biệt trong sản xuất dược phẩm hoặc liệu pháp tế bào, vì cần tránh đưa bất cứ tác nhân lạ nào vào sản phẩm tế bào sử dụng cho con người.

Vấn đề đạo đức và phúc lợi động vật

Việc sản xuất FBS bắt buộc phải giết bò mang thai để lấy huyết thanh của thai. Hành vi này mâu thuẫn với nguyên tắc 3R trong nghiên cứu sinh học (Giảm thiểu, Thay thế, Cải tiến) và bị chỉ trích là phi nhân đạo. Hằng năm, có hơn 2 triệu bào thai bò bị giết mổ để sản xuất khoảng 800,000L FBS thương mại phục vụ nhu cầu toàn cầu. Nhiều công ty và tổ chức hiện đang kêu gọi giảm hoặc thay thế hoàn toàn FBS vì lý do này.

quy-trinh-san-xuat-fbs
Quy trình sản xuất FBS (Nguồn: Review of the Current Research on Fetal Bovine Serum and the Development of Cultured Meat (2022) trên tạp chí Food Science of Animal Resources)

Chi phí và nguồn cung

Nguồn cung FBS phụ thuộc hoàn toàn vào các yếu tố như sản lượng tiêu thụ thịt, giá thức ăn chăn nuôi, hạn hán, chính sách nông nghiệp và sự bùng phát của dịch bệnh gia súc, do đó chuỗi cung ứng của sản phẩm này luôn ở trong trạng thái biến động và dễ bị đứt gãy. Đồng thời sự mất cân bằng nghiêm trọng giữa cung và cầu đã đẩy giá FBS lên mức cực kỳ cao.

Từ nghiên cứu đến lâm sàng: Vì sao FBS không còn là lựa chọn ưu tiên trong nuôi cấy tế bào?

Đứng trước các rủi ro nghiêm trọng về mặt khoa học và an toàn sinh học của FBS, các cơ quan quản lý y tế hàng đầu thế giới như FDA (Hoa Kỳ), EMA (Châu Âu) đã liên tục thắt chặt các hướng dẫn và quy định nhằm khuyến khích định hướng ngành công nghiệp sinh học đặc biệt trong sản xuất dược phẩm hoặc liệu pháp tế bào, chuyển sang sử dụng các chất thay thế không có nguồn gốc động vật. Sự siết chặt pháp lý này tạo ra một áp lực rất lớn lên các nhà sản xuất dược phẩm và liệu pháp tế bào. Một quy trình sản xuất phụ thuộc vào FBS sẽ gặp phải những rào cản vô cùng lớn trong khâu kiểm định lâm sàng và cấp phép lưu hành.

Xem thêm: Cập nhật quy định sử dụng FBS và HPL theo tiêu chuẩn quốc tế

Các giải pháp thay thế FBS trong nuôi cấy tế bào

Đứng trước những hạn chế trên, nhiều giải pháp thay thế FBS đã được nghiên cứu và phát triển. Ví dụ, huyết tương tiểu cầu người (human platelet lysate) hoặc huyết thanh người, các thành phần chiết xuất từ thực vật (như protein thu từ tảo, gạo) cũng có tiềm năng thay thế một phần vai trò của FBS. Xu hướng chung hiện nay ưu tiên các môi trường nuôi cấy theo tiêu chuẩn GMP, không chứa thành phần xeno (xeno-free) và không chứa huyết thanh serum-free hoặc chemically defined media (CDM), cũng như môi trường không chứa thành phần động vật (AOF, ACF) nhằm nâng cao tính ổn định và khả năng ứng dụng lâm sàng.

Xem thêm: Sản xuất MSC-EV cho lâm sàng: Vai trò của môi trường CD, AOF và GMP

Kết luận

Mặc dù còn tồn tại nhiều hạn chế, FBS vẫn là một trong những chất bổ sung hiệu quả nhất cho nghiên cứu cơ bản và hiện vẫn được sử dụng trong nhiều quy trình nuôi cấy tế bào. Tuy nhiên, đối với các sản phẩm hướng đến ứng dụng lâm sàng hoặc sản xuất theo tiêu chuẩn GMP, xu hướng chuyển sang các giải pháp thay thế thông minh và bền vững như dịch ly giải tiểu cầu người (hPL), chemically defined media (CDM), môi trường AOF; ACF là một xu thế tất yếu, định hình lại tương lai của ngành công nghệ sinh học và y học tái tạo. Việc thay thế này không chỉ giúp chuẩn hóa các quy trình thực nghiệm, giải quyết cuộc khủng hoảng tái sản xuất, mà còn mở đường cho các liệu pháp tế bào đạt tiêu chuẩn an toàn sinh học cao nhất để phục vụ sức khỏe con người.

Nếu bạn cần lựa chọn môi trường nuôi cấy Serum-free, Xeno-free hoặc CD phù hợp với từng dòng tế bào và quy trình GMP, hãy liên hệ với Biogroup để nhận tư vấn miễn phí.

📩 Thông tin liên hệ:

TÀI LIỆU THAM KHẢO

  1. Pilgrim CR, McCahill KA, Rops JG, Dufour JM, Russell KA and Koch TG (2022) A Review of Fetal Bovine Serum in the Culture of Mesenchymal Stromal Cells and Potential Alternatives for Veterinary Medicine. Front. Vet. Sci. 9:859025.
  2. Pittino, O.M., Semprini, M.S., Lac2Lab. et al. Alternatives for fetal bovine serum (FBS) and sustainability of milk derivatives in cell culture. Biol Res 59, 30 (2026).
  3. Weber, T., Malakpour-Permlid, A., Chary, A., D’Alessandro, V., Haut, L., Seufert, S., Wenzel, E. V., Hickman, J., Bieback, K., Wiest, J., Dirks, W. G., Coecke, S., & Oredsson, S. (2025). Fetal bovine serum: how to leave it behind in the pursuit of more reliable science. Frontiers in toxicology, 7, 1612903.
  4. Subbiahanadar Chelladurai, K., Selvan Christyraj, J. D., Rajagopalan, K., Yesudhason, B. V., Venkatachalam, S., Mohan, M., Chellathurai Vasantha, N., & Selvan Christyraj, J. R. S. (2021). Alternative to FBS in animal cell culture – An overview and future perspective. Heliyon, 7(8), e07686.
  5. Lee, D. Y., Lee, S. Y., Yun, S. H., Jeong, J. W., Kim, J. H., Kim, H. W., Choi, J. S., Kim, G. D., Joo, S. T., Choi, I., & Hur, S. J. (2022). Review of the Current Research on Fetal Bovine Serum and the Development of Cultured Meat. Food science of animal resources, 42(5), 775–799.