優(yōu)化細(xì)胞培養(yǎng)：從選擇合適的培養(yǎng)基開始

  在生物學(xué)研究中，細(xì)胞培養(yǎng)是一項至關(guān)重要的基礎(chǔ)實(shí)驗技術(shù)。細(xì)胞培養(yǎng)看似簡單，但其中蘊(yùn)含著許多復(fù)雜的因素，需要操作者具備豐富的經(jīng)驗和專業(yè)知識。細(xì)胞培養(yǎng)過程中，狀態(tài)不佳的情況時有發(fā)生，這會對后續(xù)實(shí)驗，如轉(zhuǎn)染和藥物篩選，造成嚴(yán)重影響。影響細(xì)胞培養(yǎng)的因素眾多，包括培養(yǎng)基的選擇、無菌操作、環(huán)境控制等。其中，選擇合適的培養(yǎng)基是細(xì)胞培養(yǎng)成功的關(guān)鍵之一。接下來，上海通蔚將詳細(xì)探討各種培養(yǎng)基的特點(diǎn)及其適用范圍，幫助研究者選擇最佳的培養(yǎng)基配方。

  培養(yǎng)基種類及特點(diǎn)

  基礎(chǔ)培養(yǎng)基

  基礎(chǔ)培養(yǎng)基是最基本的培養(yǎng)基，通常由無機(jī)鹽(例如氯化鈉、氯化鉀等)，氨基酸，維生素，葡萄糖等碳水化合物，以及微量元素等組成。為了滿足不同細(xì)胞的生長需求，通常需要在基礎(chǔ)培養(yǎng)基中添加其他化學(xué)物質(zhì)，例如:

  抗生素：用于抑制細(xì)菌和真菌的生長。

  血清：提供細(xì)胞生長所需的多種生長因子和激素。

  葡萄糖：作為細(xì)胞的主要能量來源。

  其他添加劑：例如，酚紅作為pH指示劑，L-谷氨酰胺作為額外的氨基酸來源等。

  目前，在細(xì)胞培養(yǎng)中，使用最廣泛的基礎(chǔ)培養(yǎng)基是MEM，其中含有13種必需氨基酸、8種維生素。

圖1 細(xì)胞培養(yǎng)基

  經(jīng)典培養(yǎng)基

  經(jīng)典培養(yǎng)基在基礎(chǔ)培養(yǎng)基的基礎(chǔ)上，添加了更多種類的氨基酸、維生素、微量元素和生長因子等，以滿足更多種類細(xì)胞的生長需求。目前，市場上經(jīng)典的培養(yǎng)基有DMEM、RPMI1640、MEM、DMEM/F12，也是應(yīng)用比較廣泛的培養(yǎng)基。此外，M199培養(yǎng)基常用于培養(yǎng)一些對營養(yǎng)要求較高的細(xì)胞，IMDM培養(yǎng)基則適用于懸浮細(xì)胞的培養(yǎng)，而L15培養(yǎng)基可以在無CO2環(huán)境下進(jìn)行細(xì)胞培養(yǎng)。接下來為大家詳細(xì)介紹一下這些經(jīng)典培養(yǎng)基以及適用細(xì)胞的類型

  RPMI-1640培養(yǎng)基

  RPMI-1640是由Moor等研究成功的，最初為培養(yǎng)小鼠白血病細(xì)胞的需要而制備，后經(jīng)幾次改良從RPMI1630、1634，而至RPMI1640。RPMI1640是應(yīng)用最廣泛的培養(yǎng)基之一，主要用于懸浮細(xì)胞培養(yǎng)，廣泛應(yīng)用于哺乳動物、特殊造血細(xì)胞、正?；驉盒栽錾陌准?xì)胞，雜交瘤細(xì)胞的培養(yǎng)。其它像K-562、HL-60、Jurkat、Daudi、IM-9等成淋巴細(xì)胞、T細(xì)胞淋巴瘤細(xì)胞以及HCT-15上皮細(xì)胞等均可參考使用。

  MEM培養(yǎng)基

  MEM培養(yǎng)基也稱最低必需培養(yǎng)基，它僅含有谷氨酰胺等13種氨基酸和8種維生素。成分簡單，可廣泛適應(yīng)各種已建成細(xì)胞系和不同地方的哺乳動物細(xì)胞類型的培養(yǎng)。MEM-Alpha一般用于培養(yǎng)一些難培養(yǎng)細(xì)胞類型，而其它沒有特殊之處的細(xì)胞株則幾乎均可采用MEM來培養(yǎng)。

  DMEM高糖培養(yǎng)基

  DMEM高糖培養(yǎng)基是一種應(yīng)用十分廣泛的培養(yǎng)基，可用于許多哺乳動物細(xì)胞培養(yǎng),更適合高密度懸浮細(xì)胞培養(yǎng)。適用于附著性較差，但又不希望它脫離原來生長點(diǎn)的克隆培養(yǎng)，也可用于雜交瘤中骨髓瘤細(xì)胞和DNA轉(zhuǎn)染的轉(zhuǎn)化細(xì)胞的培養(yǎng)。

  DMEM-低糖（標(biāo)準(zhǔn)型）

  DMEM-低糖（標(biāo)準(zhǔn)型）是一種應(yīng)用十分廣泛的培養(yǎng)基，可用于許多哺乳動物細(xì)胞培養(yǎng)。低糖適于依賴性貼壁細(xì)胞培養(yǎng)，特別適用于生長速度快、附著性較差的腫瘤細(xì)胞培養(yǎng)。

  DMEM/F12

  DMEM/F12培養(yǎng)基適于克隆密度的培養(yǎng)。F12培養(yǎng)基成分復(fù)雜，含有多種微量元素，和DMEM以1:1結(jié)合，稱為DMEM/F12培養(yǎng)基（DME/F12medium），作為開發(fā)無血清配方的基礎(chǔ)，以利用F12含有較豐富的成分和DMEM含有較高濃度的營養(yǎng)成分為優(yōu)點(diǎn)。該培養(yǎng)基適用于血清含量較低條件下哺乳動物細(xì)胞培養(yǎng)。為了增強(qiáng)該培養(yǎng)基的緩沖能力，改良之一是在DMEM/F12（1:1）中加入15mMHEPES緩沖液。DMEM/F12單純配置易偏酸，在配制時需要加入NaHCO3調(diào)節(jié)PH值。

  M-199

  1950年，Morgan成功研制出具有確定化學(xué)成分的細(xì)胞培養(yǎng)液，即M-199，主要用于雞胚成纖維細(xì)胞培養(yǎng)。此培養(yǎng)液必須輔以血清才能支持長期培養(yǎng)。M-199可用于培養(yǎng)多種種屬來源的細(xì)胞，并能培養(yǎng)轉(zhuǎn)染的細(xì)胞。

  Ham’sF-12

  Ham’sF-12培養(yǎng)基可以在加入很少血清的情況下應(yīng)用，特別適合單細(xì)胞培養(yǎng)和克隆化培養(yǎng)，是無血清培養(yǎng)中常用的基礎(chǔ)培養(yǎng)液。

  確定培養(yǎng)基種類后，還會遇到培養(yǎng)基有不同分型的情況。那么對于經(jīng)典培養(yǎng)基中不同成分的作用及選擇原則又是什么呢？請往下看～

  1.葡萄糖(Glucose)

  作用：細(xì)胞生長所需的主要能量來源。

  如何選擇不同葡萄糖含量的培養(yǎng)基？

  最初的DMEM中，葡萄糖濃度為1g/L，現(xiàn)在稱其為低糖型DMEM，適合培養(yǎng)多數(shù)哺乳動物細(xì)胞。

  高糖型DMEM中的葡萄糖濃度為4.5g/L，適合生長速度快，附著性較差的腫瘤細(xì)胞。

  使用無糖培養(yǎng)基的主要目的是，通過控制細(xì)胞的能量來源，研究細(xì)胞的代謝過程或葡萄糖利用效率。

  不同細(xì)胞類型對葡萄糖的需求差異很大，某些細(xì)胞類型對葡萄糖的需求較高，而另一些細(xì)胞類型則更傾向于利用其他能量來源。低糖培養(yǎng)基也常用于研究細(xì)胞代謝和信號通路。

  2.HEPES

  作用：pH緩沖劑。

  是一種氫離子緩沖劑，其作用不依賴于CO2。

  在pH7.2-7.4范圍內(nèi)對細(xì)胞無毒性作用，能較長時間控制恒定的pH范圍，保證細(xì)胞良好生長。

  部分細(xì)胞對酸堿度的變化非常敏感，建議使用HEPES。

  根據(jù)需要，非必需。

  HEPES常用于開放式細(xì)胞培養(yǎng)系統(tǒng)，例如細(xì)胞觀察和顯微操作。

  3.L-谷氨酰胺(L-glutamine)

  作用：L-谷氨酰胺是一種氨基酸，細(xì)胞的重要能量來源，參與蛋白質(zhì)的合成，也為合成核酸提供碳源。

  存在的不足：

  L-谷氨酰胺不穩(wěn)定，在中性的水溶液中會自發(fā)降解，溫度、pH值和光照等因素會加速其降解。

  降解產(chǎn)物氨對細(xì)胞有毒性。

  對氨敏感的細(xì)胞（如干細(xì)胞和原代細(xì)胞等）或培養(yǎng)環(huán)境（高密度反應(yīng)器，無補(bǔ)料的長期培養(yǎng)）不推薦含L-谷氨酰胺的培養(yǎng)基。

  可以使用L-谷氨酰胺穩(wěn)定劑，例如GlutaMAX?，以提高培養(yǎng)基的穩(wěn)定性。

  4.酚紅(Phenolred)

  作用：pH值的指示劑（中性時為紅色，酸性時為黃色，堿性時為紫色）。

  何時選擇不含酚紅的培養(yǎng)基

  培養(yǎng)干細(xì)胞或細(xì)胞克隆時傾向于不加酚紅。

  酚紅可以模擬固醇類激素的作用（特別是雌激素），影響某些細(xì)胞的生長和功能。

  酚紅的顏色會干擾流式檢測，不建議使用含酚紅的培養(yǎng)基制備細(xì)胞樣品（通常用PBS）。

  可以使用其他pH指示劑替代酚紅，例如甲基紫、溴百里酚藍(lán)等。

  5.碳酸氫鈉(Sodiumbicarbonate)

  作用：pH緩沖劑。

  pH6.8~7.8為細(xì)胞生長的最佳pH條件。

  多數(shù)培養(yǎng)基利用碳酸氫鈉進(jìn)行緩沖。

  碳酸氫鈉的緩沖需要CO2，CO2的溶解度會影響培養(yǎng)基的pH值。

  高碳酸氫鈉(1.510%CO2培養(yǎng)。

  低碳酸氫鈉(0.35g/L)不需要CO2培養(yǎng)。

  干粉培養(yǎng)基在配制時需要單獨(dú)添加。

  需要注意培養(yǎng)箱中CO2濃度控制，以維持培養(yǎng)基pH值的穩(wěn)定。

  6.丙酮酸鈉(Sodiumpyruvate)

  作用：能量來源。

  丙酮酸鈉可以作為細(xì)胞培養(yǎng)中的替代碳源。

  葡萄糖不足的時候，細(xì)胞可以代謝丙酮酸鈉，進(jìn)入三羧酸循環(huán)，為細(xì)胞提供能量。

  保證細(xì)胞更好地生長，尤其在低氧條件下培養(yǎng)細(xì)胞時。

  根據(jù)需要，非必需組分。

  細(xì)胞培養(yǎng)基的選擇

  選擇培養(yǎng)基沒有固定的標(biāo)準(zhǔn)，有4點(diǎn)建議可供您參考：

  （1）建立某種細(xì)胞株所用的培養(yǎng)基應(yīng)該是培養(yǎng)這種細(xì)胞首選的培養(yǎng)基。可以查閱參考文獻(xiàn)，或在購買細(xì)胞株時咨詢。

  （2）其它實(shí)驗室慣用的培養(yǎng)基不妨一試，許多培養(yǎng)基可以適合多種細(xì)胞。

  （3）根據(jù)細(xì)胞株的特點(diǎn)、實(shí)驗的需要來選擇培養(yǎng)基。如小鼠細(xì)胞株多選RPMI1640。

  （4）用多種培養(yǎng)基培養(yǎng)目的細(xì)胞，觀察其生長狀態(tài)，可以用生長曲線、集落形成率等指標(biāo)判斷，根據(jù)實(shí)驗結(jié)果選擇最佳培養(yǎng)基，這是最客觀的方法，但比較繁瑣。

  如何選擇合適的細(xì)胞培養(yǎng)基介紹到這里，希望上述內(nèi)容能夠幫助您細(xì)胞選擇合適的培養(yǎng)基。細(xì)胞培養(yǎng)的成功離不開優(yōu)質(zhì)的培養(yǎng)基。上海通蔚為您提供多種經(jīng)典培養(yǎng)基和特殊用途培養(yǎng)基，包括DMEM、RPMI1640、MEM、DMEM/F12等，以及各種無血清培養(yǎng)基和定制化培養(yǎng)基方案。我們還提供專業(yè)的細(xì)胞培養(yǎng)技術(shù)支持和優(yōu)質(zhì)的售后服務(wù)，助力您的科研工作順利進(jìn)行！