細(xì)胞培養(yǎng)基選擇困難？這里有答案！

  細(xì)胞培養(yǎng)技術(shù)對(duì)人類社會(huì)的影響是不可估量的。例如，近年來生物學(xué)的進(jìn)步在很大程度上取決于細(xì)胞培養(yǎng)技術(shù)?；诩?xì)胞培養(yǎng)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(píng)估、疫苗和生物制藥的生產(chǎn)以及輔助生殖技術(shù)。而培養(yǎng)基是細(xì)胞培養(yǎng)技術(shù)中最重要的因素，對(duì)于從事細(xì)胞培養(yǎng)的研究人員來說，選擇適合其目的的適當(dāng)培養(yǎng)基至關(guān)重要！

 

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

 

  1.M199細(xì)胞培養(yǎng)基

 

  M199培養(yǎng)基，全稱Medium199，即培養(yǎng)基199，由Morgan等人于1950年設(shè)計(jì)，最初用于研究雞胚成纖維細(xì)胞的營養(yǎng)需求，此培養(yǎng)液必須輔以血清才能支持長期培養(yǎng)?，F(xiàn)在，M199培養(yǎng)基被廣泛應(yīng)用于各種動(dòng)物細(xì)胞的培養(yǎng)，包括一些非哺乳類動(dòng)物細(xì)胞，以及病毒學(xué)、疫苗生產(chǎn)，以及大鼠胰腺上皮細(xì)胞和小鼠晶狀體組織的培養(yǎng)。M199培養(yǎng)基含有其他基礎(chǔ)培養(yǎng)基中沒有的成分，例如腺嘌呤、腺苷、次黃嘌呤、胸腺嘧啶等。M199培養(yǎng)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CO2環(huán)境。

 

  2.BME細(xì)胞培養(yǎng)基

 

  BME（BasalMediumEagle，基礎(chǔ)Eagle培養(yǎng)基）是一種基礎(chǔ)培養(yǎng)基。他是由HarryEagle在1955年開發(fā)的，成分主要是BSS＋12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(yǎng)需要多種成分的細(xì)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(xì)胞培養(yǎng)，但不局限哺乳動(dòng)物細(xì)胞系（如HeLa細(xì)胞、L細(xì)胞等）。BME是許多其他培養(yǎng)基的基礎(chǔ)，有MEM、DMEM、IMDM等。

 

  3.MEM細(xì)胞培養(yǎng)基

 

  MEM（MinimumEssentialMedium，最小必需培養(yǎng)基）。它是由HarryEagle在1959年在基礎(chǔ)Eagle培養(yǎng)基改良的產(chǎn)物，它針對(duì)性地提高了BME的氨基酸濃度，使其達(dá)到BME的兩倍，并添加了一些BME中沒有的必需氨基酸，例如谷氨酰胺。同時(shí)，MEM培養(yǎng)基將賴氨酸和生物素的濃度降低，使其成為一種“低限量”的培養(yǎng)基。它具有單層生長、高壓滅菌品種，適用廣泛特點(diǎn)。MEM培養(yǎng)基常用于培養(yǎng)成纖維細(xì)胞、上皮細(xì)胞、內(nèi)皮細(xì)胞等貼壁細(xì)胞，也適用于一些懸浮細(xì)胞的培養(yǎng)，例如：一些淋巴細(xì)胞、白血病細(xì)胞等。但缺點(diǎn)是營養(yǎng)成分相對(duì)較少，針對(duì)生產(chǎn)之特定細(xì)胞培養(yǎng)與表達(dá)時(shí)，并不一定是使用效果最佳或者最經(jīng)濟(jì)的培養(yǎng)基。

 

  4.DMEM細(xì)胞培養(yǎng)基

 

  DMEM(Dulbecco'sModifiedEagle'sMedia)是由杜爾貝克（Dulbecco）1959年在Eagle基礎(chǔ)培養(yǎng)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(bǔ)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，以滿足更多細(xì)胞的生長需求。DMEM最初是為了培養(yǎng)小鼠成纖維細(xì)胞而設(shè)計(jì)的，后來被廣泛應(yīng)用于各種細(xì)胞系的培養(yǎng)，包括腫瘤細(xì)胞。

 

  為了適應(yīng)營養(yǎng)需求高的細(xì)胞，DMEM的葡萄糖濃度可以增加到4.5g/L(約25mmol/L)。DMEM培養(yǎng)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(yǎng)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(yǎng)基的pH值穩(wěn)定在7.2-7.4之間。

 

  DMEM培養(yǎng)基是許多貼壁細(xì)胞系的優(yōu)選培養(yǎng)基。根據(jù)葡萄糖含量的高低，DMEM培養(yǎng)基一般可以區(qū)分為高糖型(4500mg/L)和低糖型(1000mg/L)兩種。高糖型DMEM培養(yǎng)基有利于細(xì)胞貼壁生長，更適合生長迅速、貼壁性較弱的腫瘤細(xì)胞。單抗細(xì)胞融合時(shí)，通常會(huì)選擇低糖型DMEM培養(yǎng)基，因?yàn)楦咛切?/span>DMEM培養(yǎng)基會(huì)加速細(xì)胞生長，不利于融合細(xì)胞的染色體穩(wěn)定。

 

  5.McCoy5A培養(yǎng)基

 

  McCoy's5A培養(yǎng)基是由McCoy在1959年為肉瘤細(xì)胞設(shè)計(jì)的，是改良自BasalMedium5A的一種培養(yǎng)基。它包含還原型谷胱甘肽、細(xì)菌蛋白胨以及高濃度的葡萄糖，并進(jìn)行了其他成分的調(diào)整和添加，使其能夠支持多種類型的原代細(xì)胞的培養(yǎng)，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(yǎng)基還用于組織活檢培養(yǎng)、細(xì)胞建系，以及一些淋巴細(xì)胞和較難培養(yǎng)的細(xì)胞的培養(yǎng)，包括Jensen大鼠肉瘤成纖維細(xì)胞。

 

  6.HamF10細(xì)胞培養(yǎng)基

 

  HamF10細(xì)胞培養(yǎng)基是由 RichardG.Ham于1963年設(shè)計(jì)，最初是為了培養(yǎng) 中國倉鼠卵巢細(xì)胞(CHO細(xì)胞) 而設(shè)計(jì)的，目的是在低血清濃度下實(shí)現(xiàn)CHO細(xì)胞的克隆化培養(yǎng)。Ham'sF12是第一個(gè)能夠在無血清條件下支持單個(gè)CHO細(xì)胞克隆生長的培養(yǎng)基。它通過添加三種純化血清蛋白（血清白蛋白、轉(zhuǎn)鐵蛋白和胰島素）代替血清，并詳細(xì)研究氨基酸和微量元素的種類和濃度，實(shí)現(xiàn)了這一目標(biāo)。它包含了13種微量元素，包括銅和鋅，這在當(dāng)時(shí)其他培養(yǎng)基中并不常見。與添加血清的培養(yǎng)基相比，CHO細(xì)胞在Ham'sF12培養(yǎng)基中的增殖能力較差。此外，培養(yǎng)除CHO以外的其他細(xì)胞系，例如某些哺乳動(dòng)物細(xì)胞的克隆化培養(yǎng)，可能需要添加血清。F10適用于倉鼠、人二倍體細(xì)胞，某些哺乳動(dòng)物細(xì)胞的克隆化培養(yǎng),特適于羊水細(xì)胞培養(yǎng)。

 

  7.RPMI-1640細(xì)胞培養(yǎng)基

 

  RPMI-1640培養(yǎng)基是在1967年由RoswellParkMemorialInstitute(RPMI)研制，主要研發(fā)人員是GeorgeE.Moore和HenryR.Hsiung。最初是為淋巴細(xì)胞設(shè)計(jì)，含BSS＋21種氨基酸＋維生素11種等?，F(xiàn)今，RPMI-1640培養(yǎng)基現(xiàn)在已經(jīng)被廣泛用于培養(yǎng)其他類型的細(xì)胞，例如哺乳動(dòng)物細(xì)胞、特殊造血細(xì)胞、雜交瘤細(xì)胞等。

 

  8.L15細(xì)胞培養(yǎng)基

 

  L-15培養(yǎng)基是由Moore等人在1967年設(shè)計(jì)的。最初是為了為培養(yǎng) 快速增殖的腫瘤細(xì)胞 而設(shè)計(jì)的，L-15培養(yǎng)基的主要目的，是在沒有CO2的環(huán)境下，培養(yǎng)快速增殖的腫瘤細(xì)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(yīng)無CO2環(huán)境的特點(diǎn)。

 

  9.IMDM細(xì)胞培養(yǎng)基

 

  Iscove在1976年對(duì)Dulbecco'sMedium進(jìn)行改良，創(chuàng)造了Iscove'sMedium，最初用于培養(yǎng)骨髓細(xì)胞，特別是紅細(xì)胞和巨噬細(xì)胞前體。補(bǔ)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(zhuǎn)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(yǎng)和快速增殖細(xì)胞的培養(yǎng)

 

  10.DMEM/F-12細(xì)胞培養(yǎng)基

 

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

 

  如何選擇培養(yǎng)基

 

  至于選擇哪種培養(yǎng)基沒有明確標(biāo)準(zhǔn)，下面為大家列出一些建議僅供參考：

 

  查閱參考文獻(xiàn)和細(xì)胞庫信息：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)胞的首選?？梢圆殚唴⒖嘉墨I(xiàn)，或在購買細(xì)胞株時(shí)咨詢。

 

  參考其他實(shí)驗(yàn)室的經(jīng)驗(yàn)：其他實(shí)驗(yàn)室慣用的培養(yǎng)基不妨一試，因?yàn)樵S多培養(yǎng)基可以適合多種細(xì)胞。但是，使用其他實(shí)驗(yàn)室的培養(yǎng)基時(shí)，需要謹(jǐn)慎，因?yàn)椴煌瑢?shí)驗(yàn)室的培養(yǎng)條件可能存在差異，例如血清批次、培養(yǎng)基成分等，可能會(huì)影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果。

 

  根據(jù)細(xì)胞株特點(diǎn)和實(shí)驗(yàn)需求選擇：根據(jù)細(xì)胞株的特點(diǎn)和實(shí)驗(yàn)的需要來選擇培養(yǎng)基。例如，小鼠細(xì)胞株多選RPMI1640。此外，還需要考慮以下因素：

 

  (1.人類細(xì)胞株:常用DMEM、RPMI1640、MEM等

 

  (2.昆蟲細(xì)胞:常用Grace's培養(yǎng)基

 

  (3.植物細(xì)胞:常用MS培養(yǎng)基

 

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

 

  (5.高密度培養(yǎng):選擇能夠支持高密度細(xì)胞生長的培養(yǎng)基，例如IMDM等。

 

  (6.無血清培養(yǎng):選擇能夠支持無血清條件下細(xì)胞生長的培養(yǎng)基，例如DMEM/F-12等。

 

  (7.比較不同培養(yǎng)基的效果：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(yàn)結(jié)果選擇最佳培養(yǎng)基。這是最客觀的方法，但比較繁瑣。除了生長曲線和集落形成率外，還可以用細(xì)胞形態(tài)、代謝活性、蛋白表達(dá)水平等指標(biāo)來判斷細(xì)胞在不同培養(yǎng)基中的生長狀態(tài)。在比較不同培養(yǎng)基的效果時(shí)，要保持其他條件一致，例如血清濃度、培養(yǎng)溫度、培養(yǎng)時(shí)間等。

 

  最后關(guān)于EDTA

 

  細(xì)胞培養(yǎng)液中通常不含有EDTA，因?yàn)?/span>EDTA會(huì)螯合Ca2+和Mg2+，而這些離子是細(xì)胞貼壁和正常生長所必須的。

 

  而消化細(xì)胞用的胰酶中一般含有EDTA，目的是螯合掉培養(yǎng)基中的Ca2+和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(xì)胞消化下來。

   參考文獻(xiàn)：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