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細胞培養基選擇困難?這里有答案!

發(fā)布時(shí)間:2024-06-12     發(fā)布作者:上海通蔚生物

  細胞培養技術(shù)對人類(lèi)社會(huì )的影響是不可估量的。例如,近年來(lái)生物學(xué)的進(jìn)步在很大程度上取決于細胞培養技術(shù)?;诩毎囵B的實(shí)用技術(shù)已在各個(gè)領(lǐng)域得到發(fā)展,包括新藥的功效和毒性評估、疫苗和生物制藥的生產(chǎn)以及輔助生殖技術(shù)。而培養基是細胞培養技術(shù)中最重要的因素,對于從事細胞培養的研究人員來(lái)說(shuō),選擇適合其目的的適當培養基至關(guān)重要!

 細胞培養基

  現今,經(jīng)典商品化細胞培養基有很多種,其中DMEM、RPMI1640、MEM、DMEM/F12是目前細胞培養使用比較廣泛的培養基。其它如M199、IMDM、L15培養基等也用于某些細胞的培養。接下來(lái)上海通蔚生物為大家詳細介紹一下常用的商品化細胞培養基以及常用的細胞完全培養基配置方法,排名不分先后順序。

 

  1.M199細胞培養基

 

  M199培養基,全稱(chēng)Medium199,即培養基199,由Morgan等人于1950年設計,最初用于研究雞胚成纖維細胞的營(yíng)養需求,此培養液必須輔以血清才能支持長(cháng)期培養?,F在,M199培養基被廣泛應用于各種動(dòng)物細胞的培養,包括一些非哺乳類(lèi)動(dòng)物細胞,以及病毒學(xué)、疫苗生產(chǎn),以及大鼠胰腺上皮細胞和小鼠晶狀體組織的培養。M199培養基含有其他基礎培養基中沒(méi)有的成分,例如腺嘌呤、腺苷、次黃嘌呤、胸腺嘧啶等。M199培養基存在兩種平衡鹽成分,Earle's鹽成分適用于含CO2環(huán)境,而Hank's鹽成分適用于無(wú)CO2環(huán)境。

 

  2.BME細胞培養基

 

  BMEBasalMediumEagle,基礎Eagle培養基)是一種基礎培養基。他是由HarryEagle1955年開(kāi)發(fā)的,成分主要是BSS12種氨基酸+谷氨酰胺+8種維生素,由于其成分簡(jiǎn)單,不適合培養需要多種成分的細胞,但是他具有簡(jiǎn)單、易于添加和廣泛適用等特點(diǎn)適用于多種傳代細胞培養,但不局限哺乳動(dòng)物細胞系(如HeLa細胞、L細胞等)。BME是許多其他培養基的基礎,有MEM、DMEM、IMDM等。

 

  3.MEM細胞培養基

 

  MEMMinimumEssentialMedium,最小必需培養基)。它是由HarryEagle1959年在基礎Eagle培養基改良的產(chǎn)物,它針對性地提高了BME的氨基酸濃度,使其達到BME的兩倍,并添加了一些BME中沒(méi)有的必需氨基酸,例如谷氨酰胺。同時(shí),MEM培養基將賴(lài)氨酸和生物素的濃度降低,使其成為一種“低限量”的培養基。它具有單層生長(cháng)、高壓滅菌品種,適用廣泛特點(diǎn)。MEM培養基常用于培養成纖維細胞、上皮細胞、內皮細胞等貼壁細胞,也適用于一些懸浮細胞的培養,例如:一些淋巴細胞、白血病細胞等。但缺點(diǎn)是營(yíng)養成分相對較少,針對生產(chǎn)之特定細胞培養與表達時(shí),并不一定是使用效果最佳或者最經(jīng)濟的培養基。

 

  4.DMEM細胞培養基

 

  DMEM(Dulbecco'sModifiedEagle'sMedia)是由杜爾貝克(Dulbecco1959年在Eagle基礎培養基(MEM)上改良而成的。改良后,DMEM氨基酸和維生素的濃度提高了一倍,并補充了一些非必需氨基酸,例如甘氨酸和絲氨酸,以及鐵和丙酮酸,以滿(mǎn)足更多細胞的生長(cháng)需求。DMEM最初是為了培養小鼠成纖維細胞而設計的,后來(lái)被廣泛應用于各種細胞系的培養,包括腫瘤細胞。

 

  為了適應營(yíng)養需求高的細胞,DMEM的葡萄糖濃度可以增加到4.5g/L(25mmol/L)。DMEM培養基通常分為高糖型(4.5g/L)和低糖型(1g/L)兩種。為了更好地緩沖培養基的pH值,DMEM中的碳酸氫鈉濃度通常增加一倍,并通常在10%CO2條件下使用,以保證培養基的pH值穩定在7.2-7.4之間。

 

  DMEM培養基是許多貼壁細胞系的優(yōu)選培養基。根據葡萄糖含量的高低,DMEM培養基一般可以區分為高糖型(4500mg/L)和低糖型(1000mg/L)兩種。高糖型DMEM培養基有利于細胞貼壁生長(cháng),更適合生長(cháng)迅速、貼壁性較弱的腫瘤細胞。單抗細胞融合時(shí),通常會(huì )選擇低糖型DMEM培養基,因為高糖型DMEM培養基會(huì )加速細胞生長(cháng),不利于融合細胞的染色體穩定。

 

  5.McCoy5A培養基

 

  McCoy's5A培養基是由McCoy1959年為肉瘤細胞設計的,是改良自BasalMedium5A的一種培養基。它包含還原型谷胱甘肽、細菌蛋白胨以及高濃度的葡萄糖,并進(jìn)行了其他成分的調整和添加,使其能夠支持多種類(lèi)型的原代細胞的培養,例如骨髓、皮膚、牙齦、腎、脾、肺、大鼠胚胎、網(wǎng)膜等。此外,McCoy's5A培養基還用于組織活檢培養、細胞建系,以及一些淋巴細胞和較難培養的細胞的培養,包括Jensen大鼠肉瘤成纖維細胞。

 

  6.HamF10細胞培養基

 

  HamF10細胞培養基是由 RichardG.Ham1963年設計,最初是為了培養 中國倉鼠卵巢細胞(CHO細胞而設計的,目的是在低血清濃度下實(shí)現CHO細胞的克隆化培養。Ham'sF12是第一個(gè)能夠在無(wú)血清條件下支持單個(gè)CHO細胞克隆生長(cháng)的培養基。它通過(guò)添加三種純化血清蛋白(血清白蛋白、轉鐵蛋白和胰島素)代替血清,并詳細研究氨基酸和微量元素的種類(lèi)和濃度,實(shí)現了這一目標。它包含了13種微量元素,包括銅和鋅,這在當時(shí)其他培養基中并不常見(jiàn)。與添加血清的培養基相比,CHO細胞在Ham'sF12培養基中的增殖能力較差。此外,培養除CHO以外的其他細胞系,例如某些哺乳動(dòng)物細胞的克隆化培養,可能需要添加血清。F10適用于倉鼠、人二倍體細胞,某些哺乳動(dòng)物細胞的克隆化培養,特適于羊水細胞培養。

 

  7.RPMI-1640細胞培養基

 

  RPMI-1640培養基是在1967年由RoswellParkMemorialInstitute(RPMI)研制,主要研發(fā)人員是GeorgeE.MooreHenryR.Hsiung。最初是為淋巴細胞設計,含BSS21種氨基酸+維生素11種等?,F今,RPMI-1640培養基現在已經(jīng)被廣泛用于培養其他類(lèi)型的細胞,例如哺乳動(dòng)物細胞、特殊造血細胞、雜交瘤細胞等。

 

  8.L15細胞培養基

 

  L-15培養基是由Moore等人在1967年設計的。最初是為了為培養 快速增殖的腫瘤細胞 而設計的,L-15培養基的主要目的,是在沒(méi)有CO2的環(huán)境下,培養快速增殖的腫瘤細胞。它采用磷酸鹽緩沖體系,并用半乳糖替代了葡萄糖,以適應無(wú)CO2環(huán)境的特點(diǎn)。

 

  9.IMDM細胞培養基

 

  Iscove1976年對Dulbecco'sMedium進(jìn)行改良,創(chuàng )造了Iscove'sMedium,最初用于培養骨髓細胞,特別是紅細胞和巨噬細胞前體。補充了DMEM中不存在的幾種非必需氨基酸和維生素(氰鈷胺和生物素)以及額外的亞硒酸鹽、丙酮酸鹽和HEPES。添加了轉鐵蛋白、牛血清白蛋白和大豆脂質(zhì)作為血清替代品。IMDM具有高濃度的氨基酸和維生素,適用于高密度培養和快速增殖細胞的培養

 

  10.DMEM/F-12細胞培養基

 

  DMEM/F-12培養基是由營(yíng)養豐富的DMEM培養基和成分豐富的Ham'sF12培養基以1:1的比例混合而成。它結合了兩種培養基的優(yōu)點(diǎn),能夠提供更豐富的營(yíng)養成分,也更適合在低血清或無(wú)血清的條件下培養細胞,因此可以滿(mǎn)足多種細胞類(lèi)型的要求,例如原代培養及更難養的細胞系的培養。DMEM/F-12是常用的無(wú)血清培養基。

 

  如何選擇培養基

 

  至于選擇哪種培養基沒(méi)有明確標準,下面為大家列出一些建議僅供參考:

 

  查閱參考文獻和細胞庫信息:建立某種細胞株所用的培養基應該是培養這種細胞的首選??梢圆殚唴⒖嘉墨I,或在購買(mǎi)細胞株時(shí)咨詢(xún)。

 

  參考其他實(shí)驗室的經(jīng)驗:其他實(shí)驗室慣用的培養基不妨一試,因為許多培養基可以適合多種細胞。但是,使用其他實(shí)驗室的培養基時(shí),需要謹慎,因為不同實(shí)驗室的培養條件可能存在差異,例如血清批次、培養基成分等,可能會(huì )影響實(shí)驗結果。

 

  根據細胞株特點(diǎn)和實(shí)驗需求選擇:根據細胞株的特點(diǎn)和實(shí)驗的需要來(lái)選擇培養基。例如,小鼠細胞株多選RPMI1640。此外,還需要考慮以下因素:

 

  (1.人類(lèi)細胞株:常用DMEM、RPMI1640、MEM

 

  (2.昆蟲(chóng)細胞:常用Grace's培養基

 

  (3.植物細胞:常用MS培養基

 

  (4.克隆化培養:選擇支持細胞克隆生長(cháng)的培養基,例如Ham'sF10、DMEM/F-12等。

 

  (5.高密度培養:選擇能夠支持高密度細胞生長(cháng)的培養基,例如IMDM等。

 

  (6.無(wú)血清培養:選擇能夠支持無(wú)血清條件下細胞生長(cháng)的培養基,例如DMEM/F-12等。

 

  (7.比較不同培養基的效果:用多種培養基培養目的細胞,觀(guān)察其生長(cháng)狀態(tài),可以用生長(cháng)曲線(xiàn)、集落形成率等指標判斷,根據實(shí)驗結果選擇最佳培養基。這是最客觀(guān)的方法,但比較繁瑣。除了生長(cháng)曲線(xiàn)和集落形成率外,還可以用細胞形態(tài)、代謝活性、蛋白表達水平等指標來(lái)判斷細胞在不同培養基中的生長(cháng)狀態(tài)。在比較不同培養基的效果時(shí),要保持其他條件一致,例如血清濃度、培養溫度、培養時(shí)間等。

 

  最后關(guān)于EDTA

 

  細胞培養液中通常不含有EDTA,因為EDTA會(huì )螯合Ca2+Mg2+,而這些離子是細胞貼壁和正常生長(cháng)所必須的。

 

  而消化細胞用的胰酶中一般含有EDTA,目的是螯合掉培養基中的Ca2+Mg2+,防止它們抑制胰酶的活性,從而使胰酶能夠正常發(fā)揮作用,將細胞消化下來(lái)。


   參考文獻:Yao T, Asayama Y. Animal‐cell culture media: History, characteristics, and current issues. Reprod Med Biol. 2017;16:99–117. https://doi.org/10.1002/rmb2.12024