科研必讀：了解細胞培養(yǎng)基的六大主要成分

  在實驗室進行過哺乳動物細胞培養(yǎng)的人都會認識典型的細胞培養(yǎng)基配方：1瓶DMEM、10%血清和其他一些必需成分。將這些成分混合在一起，并提供給細胞，可以促進細胞生長和增殖。細胞培養(yǎng)基是細胞體外生長和繁殖的必要條件，它為細胞提供營養(yǎng)物質(zhì)、維持適當(dāng)?shù)?/span>pH值和滲透壓，并模擬細胞在體內(nèi)的生長環(huán)境。那么，你知道每種成分的作用嗎？讓我們來深入了解細胞培養(yǎng)基中的常見成分，并解析它們的作用。

  細胞培養(yǎng)基的六大主要成分

  1.碳源

  這是細胞的能量來源。每種生長培養(yǎng)基都需要細胞可以代謝的碳源。這通常是葡萄糖，但也可以是其他糖，例如半乳糖、己糖、果糖或其他碳源（例如丙酮酸或谷氨酰胺）。

  添加的葡萄糖最終濃度通常為5.5mM，大約等于人體血液中的葡萄糖水平。但是，您可以購買具有多種葡萄糖濃度的培養(yǎng)基以滿足您的特定需求。

  您甚至可以購買無葡萄糖培養(yǎng)基，自行定制濃度，以模擬高糖糖尿病狀況或研究低血糖應(yīng)激反應(yīng)。

  2、緩沖系統(tǒng)

  細胞需要非常特定的pH值（7.2至7.4），如果pH值超出這個狹窄范圍，細胞的代謝、生長、增殖、分化等重要功能都會受到影響，甚至導(dǎo)致細胞死亡。在二氧化碳含量較高的培養(yǎng)箱中，CO2與水反應(yīng)產(chǎn)生碳酸，碳酸進一步電離產(chǎn)生氫離子，使培養(yǎng)基呈酸性。

  為了抵消CO2產(chǎn)生的酸度并維持培養(yǎng)物的最佳pH值，大多數(shù)培養(yǎng)基類型都使用化學(xué)緩沖系統(tǒng)。然而，一些緩沖方法會干擾細胞生長，例如磷酸鹽緩沖液可能會抑制某些酶的活性。

  對于哺乳動物細胞來說，最常見且生物影響最小的緩沖系統(tǒng)是碳酸氫鈉。碳酸氫鈉與氫離子結(jié)合，形成碳酸氫根離子，從而維持培養(yǎng)基的pH值。碳酸氫鈉緩沖系統(tǒng)具有成本低廉、操作簡便、生物影響小的優(yōu)點，但它在生理pH值下不能發(fā)揮最佳緩沖作用。為了解決這個問題，研究人員經(jīng)常使用HEPES等替代方案來增強培養(yǎng)基的緩沖能力。HEPES能夠在更寬的pH值范圍內(nèi)發(fā)揮緩沖作用，而且對細胞的毒性很低。

  3.酚紅

  為了保持細胞培養(yǎng)的最佳pH值，許多培養(yǎng)基配方中都含有一種稱為酚紅的pH指示劑。酚紅指示劑可以幫助研究人員直觀地觀察培養(yǎng)基的pH值，方便及時調(diào)整培養(yǎng)基的pH值，確保細胞生長在最佳的環(huán)境中。酚紅在酸性條件下(pH<6.8)會變成黃色，在堿性條件下(pH>8.2)會變成粉紅色。雖然在大多數(shù)情況下不會造成問題，但酚紅可以模擬雌激素的作用，可能會影響一些細胞類型的增殖、分化、凋亡等過程。因此，在培養(yǎng)表達雌激素受體的細胞類型時，通常被排除在外。

  不含酚紅的培養(yǎng)基也可用于比色測定，例如MTT增殖測定，以及熒光實驗，其中酚紅的顏色會干擾檢測結(jié)果，導(dǎo)致結(jié)果不準確。在熒光實驗中，酚紅的熒光會干擾目標熒光信號的檢測，影響圖像的清晰度。

  4.血清

  許多培養(yǎng)系統(tǒng)的重要組成部分是血清，通常是胎牛血清，即FBS。血清的來源是生物體，因此每批血清的成分都會有所差異。血清源自血液，是糖、鹽、脂質(zhì)、生長因子等組成的復(fù)雜混合物，可以為細胞提供重要的營養(yǎng)物質(zhì)、生長因子和激素，促進細胞生長和增殖。由于血清批次差異可能會導(dǎo)致細胞生長速率、形態(tài)、基因表達等方面的差異，影響實驗結(jié)果的可靠性。為了解決這個問題，一些實驗室使用化學(xué)成分確定的血清替代品，而另一些實驗室則購買同一批次的血清，以確保實驗結(jié)果的一致性-至少在該批次用完之前！相關(guān)閱讀：什么是胎牛血清?從基本概念到實際應(yīng)用的全面解析!

  5.代謝物、維生素和礦物質(zhì)

  如果您查看DMEM中的成分列表，您會發(fā)現(xiàn)大多數(shù)成分分為三個主要類別：

  氨基酸：提供蛋白質(zhì)合成的原料，是細胞生長和增殖的必需物質(zhì)。

  維生素/輔因子：參與各種酶的活性，促進細胞的代謝和功能。

  無機鹽（包括鈣和鎂）：維持細胞的滲透壓和pH值，參與細胞的信號轉(zhuǎn)導(dǎo)和離子通道的調(diào)節(jié)。

  DMEM中成分的組合和濃度經(jīng)過優(yōu)化，以促進細胞生長。一些研究人員會額外添加非必需氨基酸，例如丙氨酸、絲氨酸等，以減少細胞利用葡萄糖或谷氨酰胺進行氨基酸合成。此外，一些公司生產(chǎn)用于特定研究的低鎂低鈣培養(yǎng)基，因此在訂購時請仔細檢查成分！

  6.抗生素

  許多實驗室在細胞培養(yǎng)物中添加抗生素，以防止細菌或真菌的污染，即使在采用無菌技術(shù)時也是如此。最流行的抗菌補充劑選擇是青霉素和鏈霉素（青霉素/鏈霉素）的組合，通常使用50-100IU/mL的青霉素和50-100μg/mL的鏈霉素。

  然而，在細胞培養(yǎng)基中使用抗生素是一個有爭議的話題。一些研究人員認為，使用抗生素可能會對細胞產(chǎn)生負面影響，例如抑制細胞的生長和增殖，改變細胞的代謝，影響細胞的形態(tài)，甚至導(dǎo)致細胞死亡。此外，抗生素可能會掩蓋低水平的細菌污染，導(dǎo)致研究人員無法及時發(fā)現(xiàn)污染，影響實驗結(jié)果的可靠性。因此，一些研究人員選擇不使用抗生素。

  研究人員可以根據(jù)具體情況決定是否使用抗生素。還有人建議，如果保持良好的培養(yǎng)衛(wèi)生習(xí)慣，則沒有必要使用抗生素，過分依賴抗生素可能會降低研究人員的無菌操作意識。

  細胞培養(yǎng)基中六種主要成分包括氨基酸、維生素、無機鹽、葡萄糖、血清、抗生素等，它們的添加是為了維持哺乳動物細胞的正常生長和功能。不同的培養(yǎng)基類型，在成分和用量上有所差異，因此適合不同的應(yīng)用。雖然血清和抗生素在細胞培養(yǎng)中很常見，但它們的使用存在一些爭議。血清可能會導(dǎo)致實驗結(jié)果的批次間差異，抗生素可能會影響細胞的生長和基因表達。

  選擇或使用細胞培養(yǎng)基時，請閱讀成分列表，并了解為什么要使用該特定成分。您可能會發(fā)現(xiàn)其他培養(yǎng)基更適合您的細胞系或應(yīng)用。