科研必讀：了解細(xì)胞培養(yǎng)基的六大主要成分

  在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行過(guò)哺乳動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)的人都會(huì)認(rèn)識(shí)典型的細(xì)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(xì)胞，可以促進(jìn)細(xì)胞生長(zhǎng)和增殖。細(xì)胞培養(yǎng)基是細(xì)胞體外生長(zhǎng)和繁殖的必要條件，它為細(xì)胞提供營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)、維持適當(dāng)?shù)?/span>pH值和滲透壓，并模擬細(xì)胞在體內(nèi)的生長(zhǎng)環(huán)境。那么，你知道每種成分的作用嗎？讓我們來(lái)深入了解細(xì)胞培養(yǎng)基中的常見(jiàn)成分，并解析它們的作用。

  細(xì)胞培養(yǎng)基的六大主要成分

  1.碳源

  這是細(xì)胞的能量來(lái)源。每種生長(zhǎng)培養(yǎng)基都需要細(xì)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(gòu)買(mǎi)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(gòu)買(mǎi)無(wú)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(xì)胞需要非常特定的pH值（7.2至7.4），如果pH值超出這個(gè)狹窄范圍，細(xì)胞的代謝、生長(zhǎng)、增殖、分化等重要功能都會(huì)受到影響，甚至導(dǎo)致細(xì)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(jìn)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(huì)干擾細(xì)胞生長(zhǎng)，例如磷酸鹽緩沖液可能會(huì)抑制某些酶的活性。

  對(duì)于哺乳動(dòng)物細(xì)胞來(lái)說(shuō)，最常見(jiàn)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(jiǎn)便、生物影響小的優(yōu)點(diǎn)，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(gè)問(wèn)題，研究人員經(jīng)常使用HEPES等替代方案來(lái)增強(qiáng)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(duì)細(xì)胞的毒性很低。

  3.酚紅

  為了保持細(xì)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(shí)調(diào)整培養(yǎng)基的pH值，確保細(xì)胞生長(zhǎng)在最佳的環(huán)境中。酚紅在酸性條件下(pH<6.8)會(huì)變成黃色，在堿性條件下(pH>8.2)會(huì)變成粉紅色。雖然在大多數(shù)情況下不會(huì)造成問(wèn)題，但酚紅可以模擬雌激素的作用，可能會(huì)影響一些細(xì)胞類型的增殖、分化、凋亡等過(guò)程。因此，在培養(yǎng)表達(dá)雌激素受體的細(xì)胞類型時(shí)，通常被排除在外。

  不含酚紅的培養(yǎng)基也可用于比色測(cè)定，例如MTT增殖測(cè)定，以及熒光實(shí)驗(yàn)，其中酚紅的顏色會(huì)干擾檢測(cè)結(jié)果，導(dǎo)致結(jié)果不準(zhǔn)確。在熒光實(shí)驗(yàn)中，酚紅的熒光會(huì)干擾目標(biāo)熒光信號(hào)的檢測(cè)，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(lái)源是生物體，因此每批血清的成分都會(huì)有所差異。血清源自血液，是糖、鹽、脂質(zhì)、生長(zhǎng)因子等組成的復(fù)雜混合物，可以為細(xì)胞提供重要的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)、生長(zhǎng)因子和激素，促進(jìn)細(xì)胞生長(zhǎng)和增殖。由于血清批次差異可能會(huì)導(dǎo)致細(xì)胞生長(zhǎng)速率、形態(tài)、基因表達(dá)等方面的差異，影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果的可靠性。為了解決這個(gè)問(wèn)題，一些實(shí)驗(yàn)室使用化學(xué)成分確定的血清替代品，而另一些實(shí)驗(yàn)室則購(gòu)買(mǎi)同一批次的血清，以確保實(shí)驗(yàn)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(shí)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(huì)發(fā)現(xiàn)大多數(shù)成分分為三個(gè)主要類別：

  氨基酸：提供蛋白質(zhì)合成的原料，是細(xì)胞生長(zhǎng)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(jìn)細(xì)胞的代謝和功能。

  無(wú)機(jī)鹽（包括鈣和鎂）：維持細(xì)胞的滲透壓和pH值，參與細(xì)胞的信號(hào)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(guò)優(yōu)化，以促進(jìn)細(xì)胞生長(zhǎng)。一些研究人員會(huì)額外添加非必需氨基酸，例如丙氨酸、絲氨酸等，以減少細(xì)胞利用葡萄糖或谷氨酰胺進(jìn)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(gòu)時(shí)請(qǐng)仔細(xì)檢查成分！

  6.抗生素

  許多實(shí)驗(yàn)室在細(xì)胞培養(yǎng)物中添加抗生素，以防止細(xì)菌或真菌的污染，即使在采用無(wú)菌技術(shù)時(shí)也是如此。最流行的抗菌補(bǔ)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(xì)胞培養(yǎng)基中使用抗生素是一個(gè)有爭(zhēng)議的話題。一些研究人員認(rèn)為，使用抗生素可能會(huì)對(duì)細(xì)胞產(chǎn)生負(fù)面影響，例如抑制細(xì)胞的生長(zhǎng)和增殖，改變細(xì)胞的代謝，影響細(xì)胞的形態(tài)，甚至導(dǎo)致細(xì)胞死亡。此外，抗生素可能會(huì)掩蓋低水平的細(xì)菌污染，導(dǎo)致研究人員無(wú)法及時(shí)發(fā)現(xiàn)污染，影響實(shí)驗(yàn)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(méi)有必要使用抗生素，過(guò)分依賴抗生素可能會(huì)降低研究人員的無(wú)菌操作意識(shí)。

  細(xì)胞培養(yǎng)基中六種主要成分包括氨基酸、維生素、無(wú)機(jī)鹽、葡萄糖、血清、抗生素等，它們的添加是為了維持哺乳動(dòng)物細(xì)胞的正常生長(zhǎng)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(xì)胞培養(yǎng)中很常見(jiàn)，但它們的使用存在一些爭(zhēng)議。血清可能會(huì)導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)結(jié)果的批次間差異，抗生素可能會(huì)影響細(xì)胞的生長(zhǎng)和基因表達(dá)。

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