發布時間:2024-04-07 發布作者:上海通蔚生物
細胞的生長需要一定的營養環境,用于維持細胞生長的營養基質稱為培養基,即指所有用于各種目的的體外培養、保存細胞用的物質,就其本意上講為人工模擬體內生長的營養環境, 使細胞在此環境中有生長和繁殖的能力。然而,你知道細胞培養基的成分嗎?通過本文您將了解到細胞培養基中常見的成分及它們的作用。
細胞培養基成分包括碳源(例如葡萄糖)、緩沖系統(例如HEPES)、pH 指示劑(例如酚紅)、血清、代謝物、維生素和礦物質和抗生素。接下來由上海通蔚帶大家詳細了解它們成分及作用。
圖1,哺乳動物細胞培養基的組成
1. 碳源
這是細胞的能量來源。每種生長培養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 5.5 mM,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基以滿足您的特定需求。
您甚至可以購買無葡萄糖培養基,自行定制濃度,以模擬高糖糖尿病狀況或研究低血糖應激反應。
2、緩沖系統
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,細胞就無法zui佳地執行其通常的細胞功能以生長和生存。在二氧化碳含量較高的培養箱中,CO 2與水反應產生氫離子,使培養基呈酸性。
為了抵消 CO 2產生的酸度并維持培養物的最佳 pH 值,大多數培養基類型都使用化學緩沖系統。然而,一些緩沖方法會干擾細胞生長。
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是碳酸氫鈉。碳酸氫鈉與CO 2產生的氫離子反應并隔離它們以維持pH值。然而,碳酸氫鈉的一個缺點是它在生理 pH 值下不能發揮最佳緩沖作用。為了解決這個問題,研究人員經常使用 HEPES 等替代方案來增加某些介質類型的緩沖能力。
3. 酚紅
由于保持正確的pH對細胞培養至關重要,因此許多培養基配方中都包含一種稱為酚紅的 pH 指示劑,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。雖然通常不是問題,但酚紅可以模仿雌激素,因此在培養表達雌激素受體的細胞類型時通常被排除在外。
不含酚紅的培養基也可用于比色測定,例如 MTT 增殖測定,以及熒光實驗,其中苯酚的色譜可能會干擾讀數或圖像采集。
4. 血清
許多培養系統的重要組成部分是血清,通常是胎牛血清,即 FBS。血清源自血液,是糖、鹽、脂質、生長因子等的不確定混合物。由于其生物來源,每批血清都是獨一無二的,因此很難保持重現性。為了避免這種情況,一些實驗室使用化學成分確定的血清替代品,而另一些實驗室則購買整個批次的特定血清批次以確保結果一致 - 至少在該批次用完之前!
這種可變性,加上血清采集的性質和污染的可能性,引發了關于血清是否應在培養基中使用的爭論。
一些實驗室選擇在無血清培養基中培養細胞,根據細胞的需要,使用更可靠的替代品或合成替代品。
5. 代謝物、維生素和礦物質
如果您查看 DMEM 中的成分列表,您會發現大多數成分分為三個主要類別:
其中許多成分在所有細胞培養基中都很常見,并且精確的組合和濃度已針對細胞生長進行了優化。盡管如此,許多實驗室還是在培養基中添加了額外的非必需氨基酸,以防止細胞使用葡萄糖或谷氨酰胺進行合成。此外,一些公司生產用于特定研究的不含鎂和鈣的培養基,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物中加入抗生素,以防止不需要的細菌或真菌生長,即使在采用無菌技術時也是如此。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,在完全細胞培養物中青霉素和鏈霉素的終濃度為 50-100 IU/mL 和 50-100 μg/mL。
然而,在細胞培養基中使用抗生素是一個有爭議的話題。
我們應該在細胞培養基中使用抗生素嗎?
一些實驗室選擇不使用抗生素,因為他們可以:
1、對您的細胞產生不良影響,包括顯著改變基因表達。
2、可以掩蓋低水平的細菌污染。
根據您的需要,您可以決定是否將它們包含在您的培養基中。
還有人建議,如果保持良好的培養衛生習慣,則沒有必要使用抗生素,而對抗生素的依賴可能會讓研究人員在這方面松懈。
現在您已經了解了大多數細胞培養基中的成分,讓我們討論一些最常用的培養基。表 1 總結了一些最流行的哺乳動物細胞培養基。
細胞培養基
特征
EMEM
廣泛應用于多種哺乳動物細胞的培養,如 HeLa 細胞、CHO 細胞等
DMEM
與 EMEM 類似,但維生素和氨基酸濃度更高
IMDM
一種更復雜的培養基,通常用于人類淋巴細胞。可以支持多種細胞類型
McCoy's 5A
DMEM 的修改版本,適用于高密度培養
Ham's F-12
常用于中國倉鼠卵巢 (CHO) 細胞的無血清生長。也用于其他哺乳動物細胞的無血清生長
這個問題沒有直接的答案,因為它取決于許多因素,包括您正在培養的細胞類型和您正在進行的實驗。
最好的起點是查看您正在使用的細胞系并參考供應商的說明,因為這些說明通常包括推薦培養基的詳細信息。對于特定的應用,文獻是你的朋友。
最重要的一點是了解您使用該特定培養基的原因(例如,因為它是低葡萄糖、不含苯酚或專為成纖維細胞配制的)。
細胞培養基中有六種主要成分,它們的添加是為了保持哺乳動物細胞系的健康和成長。不同的培養基類型的成分和用量各不相同,因此適合不同的應用。雖然在細胞培養基中使用血清和抗生素并不罕見,但對于將這些納入細胞培養基中的潛在缺陷存在爭議。
在選擇或使用細胞培養基之前,請閱讀成分列表并了解為什么要使用該特定成分。您可能會發現其他培養基更適合您的細胞系或應用。