動物細胞培養(yǎng)基如何選擇？這里有答案

時間：2020-6-11閱讀：704

1、細胞培養(yǎng)基的種類

按照細胞培養(yǎng)基的發(fā)展歷史，細胞培養(yǎng)基大致可分為平衡鹽溶液、天然細胞培養(yǎng)基、合成細胞培養(yǎng)基、無血清細胞培養(yǎng)基、限定化學成分細胞培養(yǎng)基等幾大種類。

1.1 平衡鹽溶液（balanced salt solution，BSS）

BSS主要是由無機鹽、葡萄糖組成，它的作用是維持細胞滲透壓平衡，保持pH穩(wěn)定及提供簡單的營養(yǎng)。其主要用于細胞的漂洗、配制其他試劑等。幾種常用的BSS配方如下（表1-1）。

D-Hank's與Hank's的一個主要區(qū)別是前者不含有Ca²⁺和Mg²⁺，因此D-Hank's常用于配制胰酶溶液。因為Ca²⁺、Mg²⁺是細胞膜的重要組成成份，參與細胞粘附等功能，使用不含Ca²⁺、Mg²⁺的BSS可避免細胞結(jié)團。此外，Hanks液和Earle液是常用的BSS基礎(chǔ)溶液，前者緩沖能力較弱，適合于密閉培養(yǎng)；后者緩沖能力較強，適合于5% CO₂的培養(yǎng)條件。

表1-1 幾種常用的BSS配方（g/L）

名稱	PBS （無Ca²⁺、Mg²⁺）	PBS （含Ca²⁺、Mg²⁺）	Earle’s	Hank’s	D-Hank’s	Krebs-Ringer
NaCl	8.00	8.00	6.80	8.00	8.00	7.00
KCl	0.20	0.20	0.40	0.40	0.40	0.34
CaCl2	-	-	0.20	0.14	-
MgCl₂•6H₂O	-	0.10	-	-	-
MgSO4•7H₂O	-	-	0.2	0.2	-
Na₂HPO₄	1.15	1.15	-	0.048	0.048	0.10
Na₂HPO₄•2H₂O	-	-	0.14	-	-	0.207
KH₂PO₄	0.20	0.20	-	0.06	0.06
NaHCO₃	-	-	2.20	0.35	0.35	-
葡萄糖	-	-	1.00	1.00	-	1.80
酚紅	-	-	0.01	0.01	0.01	-

目前用于細胞培養(yǎng)的血清主要是牛血清，培養(yǎng)某些特殊細胞也用人血清、馬血清等。牛血清對絕大多數(shù)哺乳動物細胞都是適合的，但并不排除在培養(yǎng)某種細胞時使用其他動物血清更合適。血清中含有各種血漿蛋白、多肽、脂肪、碳水化合物、生長因子、激素、無機物等，這些物質(zhì)對促進細胞生長或抑制生長活性是達到生理平衡的。此外，血清含一些對細胞產(chǎn)生毒性的物質(zhì)，如多胺氧化酶，能與來自高度繁殖細胞的多胺反應(yīng)（如精胺、亞精胺）形成有細胞毒性作用的聚精胺。補體、抗體、細菌毒素等都會影響細胞生長，甚至造成細胞死亡。目前，血清多作為一種添加成分與合成培養(yǎng)基混合使用，使用濃度一般為5~20 %，chang用是10 %。

1.2 合成細胞培養(yǎng)基

合成培養(yǎng)基是根據(jù)天然培養(yǎng)基的成分，用化學物質(zhì)模擬合成、人工設(shè)計、配制的培養(yǎng)基。早開發(fā)的基礎(chǔ)培養(yǎng)基（minimal essential medium, MEM），其本質(zhì)為含有鹽、氨基酸、維生素和其他必需營養(yǎng)物的pH緩沖的等滲混合物。在此基礎(chǔ)上，DMEM、IMDM、HAM F12、PRMI1640等各種合成細胞培養(yǎng)基被不斷開發(fā)出來。常用合成培養(yǎng)基的配方此處不詳細介紹，其特性及應(yīng)用的范圍見下表：

哺乳動物細胞培養(yǎng)基：

培養(yǎng)基名稱	特性及應(yīng)用范圍
199?細胞培養(yǎng)基	添加適量的血清后，可廣泛用于多種細胞培養(yǎng)，并用于病毒學、疫苗生產(chǎn)等
MEM細胞培養(yǎng)基	MEM（Minimal Essential Medium）培養(yǎng)基有含Earle's平衡鹽的類型，也有含Hanks'平衡鹽的類型；有高壓滅菌型的，也有過濾除菌型的；還有含非必需氨基酸的類型。是基本、適用范圍guang的細胞培養(yǎng)基。
DMEM細胞培養(yǎng)基	DMEM（Dulbecco’s modified Minimal Essential Medium）是由Dulbecco在MEM培養(yǎng)基的基礎(chǔ)上改良獲得的，各成分份量加倍，分低糖（1000mg/L）、高糖（4500mg/L）兩種類型。細胞生長快。附著稍差的腫瘤細胞、克隆培養(yǎng)用高糖效果較好，常用于雜交瘤的骨髓瘤細胞和DNA轉(zhuǎn)染的轉(zhuǎn)化細胞培養(yǎng)。
IMDM細胞培養(yǎng)基	IMDM（Iscove’s modified DMEM ）是由Iscove在DMEM基礎(chǔ)上改良，增加了幾種氨基酸和胱氨酸量等?？捎糜陔s交瘤細胞培養(yǎng)，以及無血清培養(yǎng)的基礎(chǔ)細胞培養(yǎng)基。
GMEM細胞培養(yǎng)基	Glasgow’s MEM培養(yǎng)基是MEM的改進型，用于支持BHK-21細胞的生長。原配方以BME為基礎(chǔ)，加入10%磷酸胰蛋白(月示)肉湯，氨基酸和維生素濃度加倍。
RPMI-1640細胞培養(yǎng)基	專門針對淋巴細胞培養(yǎng)設(shè)計，含有BSS、21種氨基酸、維生素等，廣泛適于多種正常細胞和腫瘤細胞的培養(yǎng)，也用做懸浮細胞培養(yǎng)。
HamF12細胞培養(yǎng)基	含微量元素，可在血清含量低時用，適用于克隆化培養(yǎng)。F12適用于CHO細胞，也是無血清細胞培養(yǎng)基中常用的基礎(chǔ)細胞培養(yǎng)基。
DMEM/F12細胞培養(yǎng)基	將DMEM和F12按照1:1比例混合，混合后營養(yǎng)成份豐富，血清使用量也減少，常作為開發(fā)無血清細胞培養(yǎng)基時的基礎(chǔ)細胞培養(yǎng)基。
McCoy's5A	McCoy's 5A Medium 主要為肉瘤細胞的培養(yǎng)所設(shè)計，可支持多種(如骨髓、皮膚、肺和脾臟等)原代細胞的生長，除適于一般的原代細胞培養(yǎng)外，主要用于作組織活檢培養(yǎng)、一些淋巴細胞培養(yǎng)以及一些難培養(yǎng)細胞的生長支持。例如Jensen大鼠肉瘤成纖維細胞、人淋巴細胞、HT-29、BHL-100等上皮細胞。
William's Medium E	適用于大鼠肝上皮細胞的長期細胞培養(yǎng)。
神經(jīng)元基礎(chǔ)培養(yǎng)基	可為神經(jīng)元生長提供基礎(chǔ)營養(yǎng)物質(zhì)。

昆蟲細胞培養(yǎng)基：

培養(yǎng)基名稱	特性及應(yīng)用范圍
Grace's昆蟲培養(yǎng)基	Grace昆蟲培養(yǎng)基（Grace's Insect Medium）初設(shè)計為支持澳大利亞白星橙天蠶蛾 (Antherea eucalypti) 細胞的生長，是對Wyatt培養(yǎng)基的改良，以更接近 Antherea 血淋巴。Grace用這種培養(yǎng)基建立了第一個連續(xù)細胞系。適當補充添加劑后，該基本培養(yǎng)基已用于培養(yǎng)各種昆蟲細胞，包括多種鱗翅類以及一些雙翅類昆蟲。Grace昆蟲細胞培養(yǎng)基主要作為培養(yǎng)基基礎(chǔ)，用于培養(yǎng)Sf9 和Sf21細胞系，也用于其它鱗翅類昆蟲細胞系的生長和維持。 Grace's培養(yǎng)基(Grace’s Insect Cell Culture Medium) 是無血清培養(yǎng)基，使用時需要補充血清，從而為細胞提供必要的營養(yǎng)因子。添加5 -20%胎牛血清后，Grace昆蟲細胞培養(yǎng)基可以用于培養(yǎng)多種昆蟲細胞。
IPL-41 昆蟲培養(yǎng)基	IPL-41昆蟲培養(yǎng)基（IPL-41 Insect Medium）旨在用于大規(guī)模擴增草地貪夜蛾（Spodoptera frugiperda）細胞系，也常用于通過桿狀病毒表達系統(tǒng)（BEVS）進行蛋白表達。 IPL-41培養(yǎng)基是對原始IPL配方的改良，由美國農(nóng)業(yè)部昆蟲病理實驗室Weiss等人開發(fā)，用于大規(guī)模擴增草地貪夜蛾衍生細胞系。Weiss向基礎(chǔ)培養(yǎng)基中加入了胎牛血清和TPB培養(yǎng)基（Tryptose Phosphate Broth），成功地實現(xiàn)了IPL-21 AE (III)細胞系的大規(guī)模連續(xù)培養(yǎng)。該培養(yǎng)基主要用于培養(yǎng)和維護鱗翅類衍生細胞系和擴增這些細胞系的病毒。IPL-41培養(yǎng)基基礎(chǔ)也以用于無血清夜蛾細胞的桿狀病毒重組蛋白表達。
Shield's & Sang Insect	向Sheilds-Sang M3昆蟲培養(yǎng)基中添加10%胎牛血清后廣泛用于培養(yǎng)各種果蠅細胞系。Sheilds-Sang M3昆蟲培養(yǎng)基（Sheilds and Sang M3 Insect medium）基于D22培養(yǎng)基。該培養(yǎng)基支持黑腹果蠅衍生細胞的生長。Sheilds和Sang將原配方中的氯化物除去，用谷氨酸鹽提供鈉和鉀離子，并用游離氨基酸替代乳白蛋白水解物。Bis-Tris作為緩沖劑放置pH變動。
Schneider's 果蠅培養(yǎng)基	很多昆蟲組織培養(yǎng)基的配方是模擬特定昆蟲體液的主要物理化學性質(zhì)。針對相同物種的不同培養(yǎng)基成分的相似度可能比針對不同物種的培養(yǎng)基之間更低。有多種培養(yǎng)基用于果蠅細胞和組織的體外培養(yǎng)。應(yīng)用多的是Schneider 培養(yǎng)基、D-22 培養(yǎng)基。果蠅細胞用于研究各種生物化學過程，包括遺傳學、內(nèi)分泌學、生理學和細胞生物學等方面，以及重組蛋白的表達。加入5-20% 胎牛血清后Schneider培養(yǎng)基能夠支持黑腹果蠅（Drosophila melanogaster）原代細胞和建立的細胞系的快速生長。該培養(yǎng)基用于培養(yǎng)和維護果蠅胚胎衍生的細胞系以及其它雙翅目昆蟲細胞培養(yǎng)物

細胞培養(yǎng)基常用幾種重要的添加成分及使用過程中應(yīng)注意的問題

酚紅在細胞培養(yǎng)基中用作pH值的指示劑。一般情況下，可以通過酚紅的指示作用判斷培養(yǎng)基的pH值，但低血清或是無血清細胞培養(yǎng)基中酚紅的含量與普通細胞培養(yǎng)基中的酚紅含量不同，不能通過肉眼觀察或通過經(jīng)驗來判定pH值，建議使用pH計進行測定。酚紅通常對含血清的細胞培養(yǎng)基生產(chǎn)的生物制品質(zhì)量并不會產(chǎn)生明顯影響，也可通過純化技術(shù)去除，但酚紅在無血清細胞培養(yǎng)基中可能帶來胞內(nèi)鈉/鉀失衡，影響細胞生長。

碳酸氫鈉在細胞培養(yǎng)基中主要是作為緩沖系統(tǒng)，此外還具有調(diào)節(jié)滲透壓的作用。通常產(chǎn)品使用說明中的碳酸氫鈉推薦量是一個標準、安全量，是在科學的基礎(chǔ)上根據(jù)實踐經(jīng)驗所得。但是由于不同的細胞系（株）不同，同一株細胞適應(yīng)環(huán)境也可能不同（細胞耐受性不同等），且存在的地域性水質(zhì)差異等，在實際生產(chǎn)過程中也可稍作改動，但使用者需做相應(yīng)的檢測（理化及細胞生產(chǎn)試驗等）。

HEPES是一種非離子緩沖液，在pH 7.2 ～7.4范圍內(nèi)具有較好的緩沖能力，在高濃度時對一些細胞可能有毒。HEPES緩沖液可與低水平的碳酸鈉（0.34 g /L）共用，以抵消因額外加入HEPES引起的滲透壓增加。其安全濃度范圍是10～25 mmol/L。

丙酮酸鈉可以作為細胞培養(yǎng)中的替代碳源，盡管細胞更傾向于以葡萄糖作為碳源，但是在沒有葡萄糖的條件下，細胞也可以代謝丙酮酸鈉。

谷氨酰胺在溶液中很不穩(wěn)定，4 ℃下放置1周可分解50 %，使用中hao單獨配制，置-20 ℃冰箱中保存，使用前加入細胞培養(yǎng)液中。

賴氨酸（L-lysine）：分子量大于70,000的多聚賴氨酸可以用于促進細胞貼壁生長，也可以用于組織學(Histology)分析時的粘片劑。Poly-L-lysine和Poly-D-lysine都可以用于促進細胞的貼壁生長。Poly-L-lysine可以被某些細胞所消化并吸收，攝入過多的Poly-L-lysine會產(chǎn)生一定的細胞毒性。如果遇到Poly-L-lysine有細胞毒性的情況，可以考慮選用Poly-D-lysine，因為右旋的聚賴氨酸是不會被生物吸收利用的，所以毒性更低。

古朵生物致力于生物技術(shù)和生命科學等行業(yè)領(lǐng)域，專注于植物生物學技術(shù)研究，以滿足不斷增長的食品，能源、醫(yī)藥日益增長的需求和發(fā)展。目前古朵生物制造和提供的產(chǎn)品主要有動物細胞培養(yǎng)產(chǎn)品（包括細胞培養(yǎng)基、FBS、緩沖溶液、抗菌劑和其他試劑）和植物生物學產(chǎn)品（包括植物組織培養(yǎng)基、凝膠系列產(chǎn)品、植物生長調(diào)節(jié)劑、抗生素&抗菌劑、生化試劑以及植物組培容器和耗材）。

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