牛血清在細胞培養(yǎng)中的應用與選擇指南

  細胞培養(yǎng)是指在生理條件下使真核或原核細胞生長的實驗室方法。其起源可追溯到20世紀初，當時它被用于研究組織生長和成熟、病毒生物學和疫苗開發(fā)、基因在疾病和健康中的作用以及使用大規(guī)模雜交細胞系來生產生物制藥。胎牛血清（FBS）是一種用于細胞培養(yǎng)的天然培養(yǎng)基，含有大量細胞生長所需的營養(yǎng)物質，常用于動物細胞的體外培養(yǎng)。接下來本文將為大家介紹牛血清在細胞培養(yǎng)中的作用。

 

  牛血清成分和功能

 

  牛血清分為胎牛血清、成年牛血清等，目前細胞培養(yǎng)較為常見的是胎牛血清。胎牛血清是從從胎牛（一般為胎牛臍靜脈）血液中提取的血清，是細胞培養(yǎng)中最常用的培養(yǎng)基添加劑之一，含有大量的生長因子和營養(yǎng)物質，能夠促進細胞生長和增殖。

 

  牛血清的成分

 

  胎牛血清(FBS)是一種經過時間考驗的通用補充劑，用于細胞培養(yǎng)。它提供了許多已被證明可以滿足細胞培養(yǎng)的特定代謝要求的化合物，包括激素、生長因子(如胰島素樣生長因子、表皮生長因子、血小板衍生生長因子、成纖維細胞生長因子)、細胞附著因子、pH緩沖劑、蛋白酶抑制劑、維生素、礦物質、脂質(如膽固醇)以及各種未定義的成分。FBS還可以提供轉鐵蛋白，促進細胞對鐵離子的吸收。除了提供營養(yǎng)，FBS還可以作為抗氧化劑，幫助細胞抵抗氧化應激，并促進細胞遷移和分化。

 

  牛血清作用

 

  針對牛血清，實驗室常見的是胎牛血清（FBS），成分圍繞FBS來介紹。是在采集血液后，經過離心去除血細胞和血漿中的凝固因子（如纖維蛋白）制成的，并經過過濾和滅菌處理以去除污染物。雖然FBS的成分和含量會受到牛的品種、年齡、健康狀況等因素的影響，但它含有許多對細胞生長至關重要的物質，包括生長因子(如EGF、IGF、PDGF)，激素(如胰島素、雌激素)，蛋白質(如轉鐵蛋白、白蛋白)，輔因子(如維生素)，礦物質(如鈣、磷)等。此外，FBS中還存在一些尚未被完全識別的成分，它們可能對細胞生長和分化起到重要的作用。

 

  FBS中含有的細胞外基質蛋白，例如纖連蛋白和層粘連蛋白，可以促進細胞的粘附和生長。FBS中的白蛋白也可以通過與細胞表面的受體結合，促進細胞的粘附。

 

  FBS中的生長因子和細胞因子不僅可以促進細胞生長，還可以影響細胞的分化和功能。例如，EGF促進表皮細胞生長，IGF促進肌肉細胞生長。

 

  FBS可以促進細胞生長和增殖，縮短細胞培養(yǎng)周期，提高細胞產量，降低研究成本。FBS在不同細胞培養(yǎng)體系中的應用，例如，在干細胞培養(yǎng)、腫瘤細胞培養(yǎng)、病毒培養(yǎng)等領域都有廣泛的應用。

 

  然而，FBS也存在一些局限性，例如批次間差異、潛在的病毒污染風險，以及倫理問題。因此，需要仔細選擇和驗證FBS，并關注其質量控制。

 

  牛血清在細胞培養(yǎng)中的應用

 

  牛血清在不同細胞類型中的應用

 

  牛血清，尤其是胎牛血清，在多種細胞類型的培養(yǎng)中被廣泛應用。不同的細胞類型對血清成分的需求不同，牛血清可以滿足大多數細胞的生長需求。

 

  哺乳動物細胞

 

  細胞系（如HeLa、293T、CHO細胞）：牛血清為這些細胞提供了必需的生長因子、激素和營養(yǎng)物質，促進細胞的增殖和代謝活動。

 

  干細胞（如胚胎干細胞和間充質干細胞）：牛血清有助于維持干細胞的多能性和自我更新能力。培養(yǎng)干細胞時通常會使用經過篩選和處理的高質量血清。

 

  初代細胞

 

  初代培養(yǎng)細胞（如成纖維細胞、內皮細胞）：牛血清中的生長因子和營養(yǎng)物質對初代細胞的存活和增殖至關重要。初代細胞對培養(yǎng)條件較為敏感，血清的質量直接影響細胞的生長狀態(tài)。

 

  原代培養(yǎng)細胞

 

  動物組織衍生的原代細胞：這些細胞直接從動物組織中分離出來，牛血清中的營養(yǎng)成分有助于細胞從組織環(huán)境中適應體外培養(yǎng)條件，并促進細胞的附著和擴增。

 

  牛血清在不同培養(yǎng)階段的作用

 

  牛血清在細胞培養(yǎng)的不同階段起到不同的作用，主要包括以下幾個階段：

 

  細胞貼壁階段

 

  細胞貼壁和附著：牛血清中的黏附因子和細胞外基質成分（如纖連蛋白、層粘連蛋白等）有助于細胞在培養(yǎng)基底物上的附著。這對于貼壁細胞（如成纖維細胞、內皮細胞）尤為重要。

 

  細胞生長和增殖階段

 

  提供生長因子和營養(yǎng)物質：牛血清含有多種生長因子（如胰島素樣生長因子、表皮生長因子等）、維生素、激素和微量元素，這些成分能促進細胞的分裂和增殖。

 

  維持細胞代謝活動：血清中的糖類、脂類和氨基酸等營養(yǎng)成分為細胞提供能量和代謝所需的物質。

 

  細胞傳代和擴增階段

 

  細胞存活和恢復：在細胞傳代過程中，細胞可能受到機械應力和消化酶（如胰酶）的影響，牛血清中的保護因子能幫助細胞恢復并提高存活率。

 

  促進細胞增殖：傳代后的細胞需要重新進入生長期，牛血清中的生長因子和營養(yǎng)物質能迅速促進細胞的增殖。

 

  細胞分化階段

 

  誘導和維持分化狀態(tài)：對于需要分化的細胞（如干細胞、前體細胞），牛血清中的特定成分能誘導細胞向特定方向分化，并維持其分化狀態(tài)。根據實驗需要，研究人員可能會選擇特定類型的牛血清或血清替代物以調控分化過程。

 

  牛血清的選擇與質量控制

 

  通蔚提示，在選擇牛血清不要隨便購買，這些會影響血清的質量。如何選擇血清，下面詳細介紹一下。

 

  中國海關允許進口的血源地

 

  雖然產血清的國家和地區(qū)較多，但目前世界上僅有少數國家的血清感染風險評估符合中國海關要求，包括澳大利亞、新西蘭、烏拉圭、德國、英國等。因此，在挑選血清時一定要注意來源地，也能極大降低感染疾病的風險。除了血源地，還需要關注供應商的資質和信譽，以及他們對血清質量的控制措施。

 

  產品嚴格質控

 

  由于牛血清在人科學研究和生物制藥生產中非常重要，很多國家都將其納入藥典，在我國的中華人民共和國藥典Ch.P中規(guī)定了牛血清的定義和質量標準。此外，一些國際標準(例如ISO標準)也對FBS的質量提出了要求。一些供應商會提供FBS的質量檢測報告，例如蛋白質含量、內毒素含量、病毒檢測結果等，可以參考這些報告選擇質量更可靠的FBS。

 

  除了藥典規(guī)定的質量標準，FBS中的內毒素含量也是一個重要的質量控制指標，因為內毒素會對細胞造成毒性作用，影響實驗結果。

 

  批間差異小

 

  血清批間差是客觀存在的，因為血清制品來源于天然活體，供體牛的生理狀況、健康狀況均不同，且受飼養(yǎng)環(huán)境的地形、風貌、飲食、水源等影響，體內各類蛋白、生長因子和酶類的含量均有巨大差異，所以血清具有含量復雜且不固定的特性，批間差異在所難免。即使是相同品牌的胎牛血清，在蛋白質含量等方面，也可能會存在批次差異。

 

  一些供應商會提供FBS的批次間一致性數據，例如蛋白質含量、生長因子活性等指標的變異系數，可以參考這些數據選擇批次間差異更小的FBS。如果不得不使用不同批次的胎牛血清，請進行驗證實驗以確保結果的可重復性。

 

  其他選擇建議

 

  除了選擇優(yōu)質的FBS，還需要根據細胞類型、培養(yǎng)目的、實驗設計等因素選擇合適的FBS。如果可能的話，盡量選擇已驗證過的FBS，以減少實驗中的不確定因素。對于一些敏感的細胞類型或實驗，可以選擇無血清培養(yǎng)基或其他替代品，以降低FBS帶來的風險。

 

  綜合上述，我們了解到牛血清在細胞培養(yǎng)中的作用，充分了解牛血清，便于我們在實驗過程中為細胞選擇合適的牛血清。