優(yōu)化細胞培養(yǎng)：從選擇合適的培養(yǎng)基開始

  在生物學研究中，細胞培養(yǎng)是一項至關重要的基礎實驗技術。細胞培養(yǎng)看似簡單，但其中蘊含著許多復雜的因素，需要操作者具備豐富的經(jīng)驗和專業(yè)知識。細胞培養(yǎng)過程中，狀態(tài)不佳的情況時有發(fā)生，這會對后續(xù)實驗，如轉染和藥物篩選，造成嚴重影響。影響細胞培養(yǎng)的因素眾多，包括培養(yǎng)基的選擇、無菌操作、環(huán)境控制等。其中，選擇合適的培養(yǎng)基是細胞培養(yǎng)成功的關鍵之一。接下來，上海通蔚將詳細探討各種培養(yǎng)基的特點及其適用范圍，幫助研究者選擇最佳的培養(yǎng)基配方。

  培養(yǎng)基種類及特點

  基礎培養(yǎng)基

  基礎培養(yǎng)基是最基本的培養(yǎng)基，通常由無機鹽(例如氯化鈉、氯化鉀等)，氨基酸，維生素，葡萄糖等碳水化合物，以及微量元素等組成。為了滿足不同細胞的生長需求，通常需要在基礎培養(yǎng)基中添加其他化學物質，例如:

  抗生素：用于抑制細菌和真菌的生長。

  血清：提供細胞生長所需的多種生長因子和激素。

  葡萄糖：作為細胞的主要能量來源。

  其他添加劑：例如，酚紅作為pH指示劑，L-谷氨酰胺作為額外的氨基酸來源等。

  目前，在細胞培養(yǎng)中，使用最廣泛的基礎培養(yǎng)基是MEM，其中含有13種必需氨基酸、8種維生素。

圖1 細胞培養(yǎng)基

  經(jīng)典培養(yǎng)基

  經(jīng)典培養(yǎng)基在基礎培養(yǎng)基的基礎上，添加了更多種類的氨基酸、維生素、微量元素和生長因子等，以滿足更多種類細胞的生長需求。目前，市場上經(jīng)典的培養(yǎng)基有DMEM、RPMI1640、MEM、DMEM/F12，也是應用比較廣泛的培養(yǎng)基。此外，M199培養(yǎng)基常用于培養(yǎng)一些對營養(yǎng)要求較高的細胞，IMDM培養(yǎng)基則適用于懸浮細胞的培養(yǎng)，而L15培養(yǎng)基可以在無CO2環(huán)境下進行細胞培養(yǎng)。接下來為大家詳細介紹一下這些經(jīng)典培養(yǎng)基以及適用細胞的類型

  RPMI-1640培養(yǎng)基

  RPMI-1640是由Moor等研究成功的，最初為培養(yǎng)小鼠白血病細胞的需要而制備，后經(jīng)幾次改良從RPMI1630、1634，而至RPMI1640。RPMI1640是應用最廣泛的培養(yǎng)基之一，主要用于懸浮細胞培養(yǎng)，廣泛應用于哺乳動物、特殊造血細胞、正?；驉盒栽錾陌准毎?，雜交瘤細胞的培養(yǎng)。其它像K-562、HL-60、Jurkat、Daudi、IM-9等成淋巴細胞、T細胞淋巴瘤細胞以及HCT-15上皮細胞等均可參考使用。

  MEM培養(yǎng)基

  MEM培養(yǎng)基也稱最低必需培養(yǎng)基，它僅含有谷氨酰胺等13種氨基酸和8種維生素。成分簡單，可廣泛適應各種已建成細胞系和不同地方的哺乳動物細胞類型的培養(yǎng)。MEM-Alpha一般用于培養(yǎng)一些難培養(yǎng)細胞類型，而其它沒有特殊之處的細胞株則幾乎均可采用MEM來培養(yǎng)。

  DMEM高糖培養(yǎng)基

  DMEM高糖培養(yǎng)基是一種應用十分廣泛的培養(yǎng)基，可用于許多哺乳動物細胞培養(yǎng),更適合高密度懸浮細胞培養(yǎng)。適用于附著性較差，但又不希望它脫離原來生長點的克隆培養(yǎng)，也可用于雜交瘤中骨髓瘤細胞和DNA轉染的轉化細胞的培養(yǎng)。

  DMEM-低糖（標準型）

  DMEM-低糖（標準型）是一種應用十分廣泛的培養(yǎng)基，可用于許多哺乳動物細胞培養(yǎng)。低糖適于依賴性貼壁細胞培養(yǎng)，特別適用于生長速度快、附著性較差的腫瘤細胞培養(yǎng)。

  DMEM/F12

  DMEM/F12培養(yǎng)基適于克隆密度的培養(yǎng)。F12培養(yǎng)基成分復雜，含有多種微量元素，和DMEM以1:1結合，稱為DMEM/F12培養(yǎng)基（DME/F12medium），作為開發(fā)無血清配方的基礎，以利用F12含有較豐富的成分和DMEM含有較高濃度的營養(yǎng)成分為優(yōu)點。該培養(yǎng)基適用于血清含量較低條件下哺乳動物細胞培養(yǎng)。為了增強該培養(yǎng)基的緩沖能力，改良之一是在DMEM/F12（1:1）中加入15mMHEPES緩沖液。DMEM/F12單純配置易偏酸，在配制時需要加入NaHCO3調(diào)節(jié)PH值。

  M-199

  1950年，Morgan成功研制出具有確定化學成分的細胞培養(yǎng)液，即M-199，主要用于雞胚成纖維細胞培養(yǎng)。此培養(yǎng)液必須輔以血清才能支持長期培養(yǎng)。M-199可用于培養(yǎng)多種種屬來源的細胞，并能培養(yǎng)轉染的細胞。

  Ham’sF-12

  Ham’sF-12培養(yǎng)基可以在加入很少血清的情況下應用，特別適合單細胞培養(yǎng)和克隆化培養(yǎng)，是無血清培養(yǎng)中常用的基礎培養(yǎng)液。

  確定培養(yǎng)基種類后，還會遇到培養(yǎng)基有不同分型的情況。那么對于經(jīng)典培養(yǎng)基中不同成分的作用及選擇原則又是什么呢？請往下看～

  1.葡萄糖(Glucose)

  作用：細胞生長所需的主要能量來源。

  如何選擇不同葡萄糖含量的培養(yǎng)基？

  最初的DMEM中，葡萄糖濃度為1g/L，現(xiàn)在稱其為低糖型DMEM，適合培養(yǎng)多數(shù)哺乳動物細胞。

  高糖型DMEM中的葡萄糖濃度為4.5g/L，適合生長速度快，附著性較差的腫瘤細胞。

  使用無糖培養(yǎng)基的主要目的是，通過控制細胞的能量來源，研究細胞的代謝過程或葡萄糖利用效率。

  不同細胞類型對葡萄糖的需求差異很大，某些細胞類型對葡萄糖的需求較高，而另一些細胞類型則更傾向于利用其他能量來源。低糖培養(yǎng)基也常用于研究細胞代謝和信號通路。

  2.HEPES

  作用：pH緩沖劑。

  是一種氫離子緩沖劑，其作用不依賴于CO2。

  在pH7.2-7.4范圍內(nèi)對細胞無毒性作用，能較長時間控制恒定的pH范圍，保證細胞良好生長。

  部分細胞對酸堿度的變化非常敏感，建議使用HEPES。

  根據(jù)需要，非必需。

  HEPES常用于開放式細胞培養(yǎng)系統(tǒng)，例如細胞觀察和顯微操作。

  3.L-谷氨酰胺(L-glutamine)

  作用：L-谷氨酰胺是一種氨基酸，細胞的重要能量來源，參與蛋白質的合成，也為合成核酸提供碳源。

  存在的不足：

  L-谷氨酰胺不穩(wěn)定，在中性的水溶液中會自發(fā)降解，溫度、pH值和光照等因素會加速其降解。

  降解產(chǎn)物氨對細胞有毒性。

  對氨敏感的細胞（如干細胞和原代細胞等）或培養(yǎng)環(huán)境（高密度反應器，無補料的長期培養(yǎng)）不推薦含L-谷氨酰胺的培養(yǎng)基。

  可以使用L-谷氨酰胺穩(wěn)定劑，例如GlutaMAX?，以提高培養(yǎng)基的穩(wěn)定性。

  4.酚紅(Phenolred)

  作用：pH值的指示劑（中性時為紅色，酸性時為黃色，堿性時為紫色）。

  何時選擇不含酚紅的培養(yǎng)基

  培養(yǎng)干細胞或細胞克隆時傾向于不加酚紅。

  酚紅可以模擬固醇類激素的作用（特別是雌激素），影響某些細胞的生長和功能。

  酚紅的顏色會干擾流式檢測，不建議使用含酚紅的培養(yǎng)基制備細胞樣品（通常用PBS）。

  可以使用其他pH指示劑替代酚紅，例如甲基紫、溴百里酚藍等。

  5.碳酸氫鈉(Sodiumbicarbonate)

  作用：pH緩沖劑。

  pH6.8~7.8為細胞生長的最佳pH條件。

  多數(shù)培養(yǎng)基利用碳酸氫鈉進行緩沖。

  碳酸氫鈉的緩沖需要CO2，CO2的溶解度會影響培養(yǎng)基的pH值。

  高碳酸氫鈉(1.510%CO2培養(yǎng)。

  低碳酸氫鈉(0.35g/L)不需要CO2培養(yǎng)。

  干粉培養(yǎng)基在配制時需要單獨添加。

  需要注意培養(yǎng)箱中CO2濃度控制，以維持培養(yǎng)基pH值的穩(wěn)定。

  6.丙酮酸鈉(Sodiumpyruvate)

  作用：能量來源。

  丙酮酸鈉可以作為細胞培養(yǎng)中的替代碳源。

  葡萄糖不足的時候，細胞可以代謝丙酮酸鈉，進入三羧酸循環(huán)，為細胞提供能量。

  保證細胞更好地生長，尤其在低氧條件下培養(yǎng)細胞時。

  根據(jù)需要，非必需組分。

  細胞培養(yǎng)基的選擇

  選擇培養(yǎng)基沒有固定的標準，有4點建議可供您參考：

  （1）建立某種細胞株所用的培養(yǎng)基應該是培養(yǎng)這種細胞首選的培養(yǎng)基?？梢圆殚唴⒖嘉墨I，或在購買細胞株時咨詢。

  （2）其它實驗室慣用的培養(yǎng)基不妨一試，許多培養(yǎng)基可以適合多種細胞。

  （3）根據(jù)細胞株的特點、實驗的需要來選擇培養(yǎng)基。如小鼠細胞株多選RPMI1640。

  （4）用多種培養(yǎng)基培養(yǎng)目的細胞，觀察其生長狀態(tài)，可以用生長曲線、集落形成率等指標判斷，根據(jù)實驗結果選擇最佳培養(yǎng)基，這是最客觀的方法，但比較繁瑣。

  如何選擇合適的細胞培養(yǎng)基介紹到這里，希望上述內(nèi)容能夠幫助您細胞選擇合適的培養(yǎng)基。細胞培養(yǎng)的成功離不開優(yōu)質的培養(yǎng)基。上海通蔚為您提供多種經(jīng)典培養(yǎng)基和特殊用途培養(yǎng)基，包括DMEM、RPMI1640、MEM、DMEM/F12等，以及各種無血清培養(yǎng)基和定制化培養(yǎng)基方案。我們還提供專業(yè)的細胞培養(yǎng)技術支持和優(yōu)質的售后服務，助力您的科研工作順利進行！