牛血清在細(xì)胞培養(yǎng)中的應(yīng)用與選擇指南

  細(xì)胞培養(yǎng)是指在生理?xiàng)l件下使真核或原核細(xì)胞生長(zhǎng)的實(shí)驗(yàn)室方法。其起源可追溯到20世紀(jì)初，當(dāng)時(shí)它被用于研究組織生長(zhǎng)和成熟、病毒生物學(xué)和疫苗開(kāi)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(xì)胞系來(lái)生產(chǎn)生物制藥。胎牛血清（FBS）是一種用于細(xì)胞培養(yǎng)的天然培養(yǎng)基，含有大量細(xì)胞生長(zhǎng)所需的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，常用于動(dòng)物細(xì)胞的體外培養(yǎng)。接下來(lái)本文將為大家介紹牛血清在細(xì)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(xì)胞培養(yǎng)較為常見(jiàn)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(xì)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(zhǎng)因子和營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，能夠促進(jìn)細(xì)胞生長(zhǎng)和增殖。

 

  牛血清的成分

 

  胎牛血清(FBS)是一種經(jīng)過(guò)時(shí)間考驗(yàn)的通用補(bǔ)充劑，用于細(xì)胞培養(yǎng)。它提供了許多已被證明可以滿(mǎn)足細(xì)胞培養(yǎng)的特定代謝要求的化合物，包括激素、生長(zhǎng)因子(如胰島素樣生長(zhǎng)因子、表皮生長(zhǎng)因子、血小板衍生生長(zhǎng)因子、成纖維細(xì)胞生長(zhǎng)因子)、細(xì)胞附著因子、pH緩沖劑、蛋白酶抑制劑、維生素、礦物質(zhì)、脂質(zhì)(如膽固醇)以及各種未定義的成分。FBS還可以提供轉(zhuǎn)鐵蛋白，促進(jìn)細(xì)胞對(duì)鐵離子的吸收。除了提供營(yíng)養(yǎng)，FBS還可以作為抗氧化劑，幫助細(xì)胞抵抗氧化應(yīng)激，并促進(jìn)細(xì)胞遷移和分化。

 

  牛血清作用

 

  針對(duì)牛血清，實(shí)驗(yàn)室常見(jiàn)的是胎牛血清（FBS），成分圍繞FBS來(lái)介紹。是在采集血液后，經(jīng)過(guò)離心去除血細(xì)胞和血漿中的凝固因子（如纖維蛋白）制成的，并經(jīng)過(guò)過(guò)濾和滅菌處理以去除污染物。雖然FBS的成分和含量會(huì)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(duì)細(xì)胞生長(zhǎng)至關(guān)重要的物質(zhì)，包括生長(zhǎng)因子(如EGF、IGF、PDGF)，激素(如胰島素、雌激素)，蛋白質(zhì)(如轉(zhuǎn)鐵蛋白、白蛋白)，輔因子(如維生素)，礦物質(zhì)(如鈣、磷)等。此外，FBS中還存在一些尚未被完全識(shí)別的成分，它們可能對(duì)細(xì)胞生長(zhǎng)和分化起到重要的作用。

 

  FBS中含有的細(xì)胞外基質(zhì)蛋白，例如纖連蛋白和層粘連蛋白，可以促進(jìn)細(xì)胞的粘附和生長(zhǎng)。FBS中的白蛋白也可以通過(guò)與細(xì)胞表面的受體結(jié)合，促進(jìn)細(xì)胞的粘附。

 

  FBS中的生長(zhǎng)因子和細(xì)胞因子不僅可以促進(jìn)細(xì)胞生長(zhǎng)，還可以影響細(xì)胞的分化和功能。例如，EGF促進(jìn)表皮細(xì)胞生長(zhǎng)，IGF促進(jìn)肌肉細(xì)胞生長(zhǎng)。

 

  FBS可以促進(jìn)細(xì)胞生長(zhǎng)和增殖，縮短細(xì)胞培養(yǎng)周期，提高細(xì)胞產(chǎn)量，降低研究成本。FBS在不同細(xì)胞培養(yǎng)體系中的應(yīng)用，例如，在干細(xì)胞培養(yǎng)、腫瘤細(xì)胞培養(yǎng)、病毒培養(yǎng)等領(lǐng)域都有廣泛的應(yīng)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(fēng)險(xiǎn)，以及倫理問(wèn)題。因此，需要仔細(xì)選擇和驗(yàn)證FBS，并關(guān)注其質(zhì)量控制。

 

  牛血清在細(xì)胞培養(yǎng)中的應(yīng)用

 

  牛血清在不同細(xì)胞類(lèi)型中的應(yīng)用

 

  牛血清，尤其是胎牛血清，在多種細(xì)胞類(lèi)型的培養(yǎng)中被廣泛應(yīng)用。不同的細(xì)胞類(lèi)型對(duì)血清成分的需求不同，牛血清可以滿(mǎn)足大多數(shù)細(xì)胞的生長(zhǎng)需求。

 

  哺乳動(dòng)物細(xì)胞

 

  細(xì)胞系（如HeLa、293T、CHO細(xì)胞）：牛血清為這些細(xì)胞提供了必需的生長(zhǎng)因子、激素和營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，促進(jìn)細(xì)胞的增殖和代謝活動(dòng)。

 

  干細(xì)胞（如胚胎干細(xì)胞和間充質(zhì)干細(xì)胞）：牛血清有助于維持干細(xì)胞的多能性和自我更新能力。培養(yǎng)干細(xì)胞時(shí)通常會(huì)使用經(jīng)過(guò)篩選和處理的高質(zhì)量血清。

 

  初代細(xì)胞

 

  初代培養(yǎng)細(xì)胞（如成纖維細(xì)胞、內(nèi)皮細(xì)胞）：牛血清中的生長(zhǎng)因子和營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)對(duì)初代細(xì)胞的存活和增殖至關(guān)重要。初代細(xì)胞對(duì)培養(yǎng)條件較為敏感，血清的質(zhì)量直接影響細(xì)胞的生長(zhǎng)狀態(tài)。

 

  原代培養(yǎng)細(xì)胞

 

  動(dòng)物組織衍生的原代細(xì)胞：這些細(xì)胞直接從動(dòng)物組織中分離出來(lái)，牛血清中的營(yíng)養(yǎng)成分有助于細(xì)胞從組織環(huán)境中適應(yīng)體外培養(yǎng)條件，并促進(jìn)細(xì)胞的附著和擴(kuò)增。

 

  牛血清在不同培養(yǎng)階段的作用

 

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

 

  細(xì)胞貼壁階段

 

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

 

  細(xì)胞生長(zhǎng)和增殖階段

 

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

 

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

 

  細(xì)胞傳代和擴(kuò)增階段

 

  細(xì)胞存活和恢復(fù)：在細(xì)胞傳代過(guò)程中，細(xì)胞可能受到機(jī)械應(yīng)力和消化酶（如胰酶）的影響，牛血清中的保護(hù)因子能幫助細(xì)胞恢復(fù)并提高存活率。

 

  促進(jìn)細(xì)胞增殖：傳代后的細(xì)胞需要重新進(jìn)入生長(zhǎng)期，牛血清中的生長(zhǎng)因子和營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)能迅速促進(jìn)細(xì)胞的增殖。

 

  細(xì)胞分化階段

 

  誘導(dǎo)和維持分化狀態(tài)：對(duì)于需要分化的細(xì)胞（如干細(xì)胞、前體細(xì)胞），牛血清中的特定成分能誘導(dǎo)細(xì)胞向特定方向分化，并維持其分化狀態(tài)。根據(jù)實(shí)驗(yàn)需要，研究人員可能會(huì)選擇特定類(lèi)型的牛血清或血清替代物以調(diào)控分化過(guò)程。

 

  牛血清的選擇與質(zhì)量控制

 

  通蔚提示，在選擇牛血清不要隨便購(gòu)買(mǎi)，這些會(huì)影響血清的質(zhì)量。如何選擇血清，下面詳細(xì)介紹一下。

 

  中國(guó)海關(guān)允許進(jìn)口的血源地

 

  雖然產(chǎn)血清的國(guó)家和地區(qū)較多，但目前世界上僅有少數(shù)國(guó)家的血清感染風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估符合中國(guó)海關(guān)要求，包括澳大利亞、新西蘭、烏拉圭、德國(guó)、英國(guó)等。因此，在挑選血清時(shí)一定要注意來(lái)源地，也能極大降低感染疾病的風(fēng)險(xiǎn)。除了血源地，還需要關(guān)注供應(yīng)商的資質(zhì)和信譽(yù)，以及他們對(duì)血清質(zhì)量的控制措施。

 

  產(chǎn)品嚴(yán)格質(zhì)控

 

  由于牛血清在人科學(xué)研究和生物制藥生產(chǎn)中非常重要，很多國(guó)家都將其納入藥典，在我國(guó)的中華人民共和國(guó)藥典Ch.P中規(guī)定了牛血清的定義和質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。此外，一些國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)(例如ISO標(biāo)準(zhǔn))也對(duì)FBS的質(zhì)量提出了要求。一些供應(yīng)商會(huì)提供FBS的質(zhì)量檢測(cè)報(bào)告，例如蛋白質(zhì)含量、內(nèi)毒素含量、病毒檢測(cè)結(jié)果等，可以參考這些報(bào)告選擇質(zhì)量更可靠的FBS。

 

  除了藥典規(guī)定的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，FBS中的內(nèi)毒素含量也是一個(gè)重要的質(zhì)量控制指標(biāo)，因?yàn)閮?nèi)毒素會(huì)對(duì)細(xì)胞造成毒性作用，影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果。

 

  批間差異小

 

  血清批間差是客觀存在的，因?yàn)檠逯破穪?lái)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(fēng)貌、飲食、水源等影響，體內(nèi)各類(lèi)蛋白、生長(zhǎng)因子和酶類(lèi)的含量均有巨大差異，所以血清具有含量復(fù)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(zhì)含量等方面，也可能會(huì)存在批次差異。

 

  一些供應(yīng)商會(huì)提供FBS的批次間一致性數(shù)據(jù)，例如蛋白質(zhì)含量、生長(zhǎng)因子活性等指標(biāo)的變異系數(shù)，可以參考這些數(shù)據(jù)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(qǐng)進(jìn)行驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)以確保結(jié)果的可重復(fù)性。

 

  其他選擇建議

 

  除了選擇優(yōu)質(zhì)的FBS，還需要根據(jù)細(xì)胞類(lèi)型、培養(yǎng)目的、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)等因素選擇合適的FBS。如果可能的話(huà)，盡量選擇已驗(yàn)證過(guò)的FBS，以減少實(shí)驗(yàn)中的不確定因素。對(duì)于一些敏感的細(xì)胞類(lèi)型或?qū)嶒?yàn)，可以選擇無(wú)血清培養(yǎng)基或其他替代品，以降低FBS帶來(lái)的風(fēng)險(xiǎn)。

 

  綜合上述，我們了解到牛血清在細(xì)胞培養(yǎng)中的作用，充分了解牛血清，便于我們?cè)趯?shí)驗(yàn)過(guò)程中為細(xì)胞選擇合適的牛血清。