发布时间:2024-06-12 发布作者:上海通蔚生物
细胞培养技术对人类社会的影响是不可估量的。例如,近年来生物学的进步在很大程度上取决于细胞培养技术。基于细胞培养的实用技术已在各个领域得到发展,包括新药的功效和毒性评估、疫苗和生物制药的生产以及辅助生殖技术。而培养基是细胞培养技术中最重要的因素,对于从事细胞培养的研究人员来说,选择适合其目的的适当培养基至关重要!
现今,经典商品化细胞培养基有很多种,其中DMEM、RPMI1640、MEM、DMEM/F12是目前细胞培养使用比较广泛的培养基。其它如M199、IMDM、L15培养基等也用于某些细胞的培养。接下来上海通蔚生物为大家详细介绍一下常用的商品化细胞培养基以及常用的细胞完全培养基配置方法,排名不分先后顺序。
1.M199细胞培养基
M199培养基,全称Medium199,即培养基199,由Morgan等人于1950年设计,最初用于研究鸡胚成纤维细胞的营养需求,此培养液必须辅以血清才能支持长期培养。现在,M199培养基被广泛应用于各种动物细胞的培养,包括一些非哺乳类动物细胞,以及病毒学、疫苗生产,以及大鼠胰腺上皮细胞和小鼠晶状体组织的培养。M199培养基含有其他基础培养基中没有的成分,例如腺嘌呤、腺苷、次黄嘌呤、胸腺嘧啶等。M199培养基存在两种平衡盐成分,Earle's盐成分适用于含CO2环境,而Hank's盐成分适用于无CO2环境。
2.BME细胞培养基
BME(BasalMediumEagle,基础Eagle培养基)是一种基础培养基。他是由HarryEagle在1955年开发的,成分主要是BSS+12种氨基酸+谷氨酰胺+8种维生素,由于其成分简单,不适合培养需要多种成分的细胞,但是他具有简单、易于添加和广泛适用等特点适用于多种传代细胞培养,但不局限哺乳动物细胞系(如HeLa细胞、L细胞等)。BME是许多其他培养基的基础,有MEM、DMEM、IMDM等。
3.MEM细胞培养基
MEM(MinimumEssentialMedium,最小必需培养基)。它是由HarryEagle在1959年在基础Eagle培养基改良的产物,它针对性地提高了BME的氨基酸浓度,使其达到BME的两倍,并添加了一些BME中没有的必需氨基酸,例如谷氨酰胺。同时,MEM培养基将赖氨酸和生物素的浓度降低,使其成为一种“低限量”的培养基。它具有单层生长、高压灭菌品种,适用广泛特点。MEM培养基常用于培养成纤维细胞、上皮细胞、内皮细胞等贴壁细胞,也适用于一些悬浮细胞的培养,例如:一些淋巴细胞、白血病细胞等。但缺点是营养成分相对较少,针对生产之特定细胞培养与表达时,并不一定是使用效果最佳或者最经济的培养基。
4.DMEM细胞培养基
DMEM(Dulbecco'sModifiedEagle'sMedia)是由杜尔贝克(Dulbecco)1959年在Eagle基础培养基(MEM)上改良而成的。改良后,DMEM氨基酸和维生素的浓度提高了一倍,并补充了一些非必需氨基酸,例如甘氨酸和丝氨酸,以及铁和丙酮酸,以满足更多细胞的生长需求。DMEM最初是为了培养小鼠成纤维细胞而设计的,后来被广泛应用于各种细胞系的培养,包括肿瘤细胞。
为了适应营养需求高的细胞,DMEM的葡萄糖浓度可以增加到4.5g/L(约25mmol/L)。DMEM培养基通常分为高糖型(4.5g/L)和低糖型(1g/L)两种。为了更好地缓冲培养基的pH值,DMEM中的碳酸氢钠浓度通常增加一倍,并通常在10%CO2条件下使用,以保证培养基的pH值稳定在7.2-7.4之间。
DMEM培养基是许多贴壁细胞系的优选培养基。根据葡萄糖含量的高低,DMEM培养基一般可以区分为高糖型(4500mg/L)和低糖型(1000mg/L)两种。高糖型DMEM培养基有利于细胞贴壁生长,更适合生长迅速、贴壁性较弱的肿瘤细胞。单抗细胞融合时,通常会选择低糖型DMEM培养基,因为高糖型DMEM培养基会加速细胞生长,不利于融合细胞的染色体稳定。
5.McCoy5A培养基
McCoy's5A培养基是由McCoy在1959年为肉瘤细胞设计的,是改良自BasalMedium5A的一种培养基。它包含还原型谷胱甘肽、细菌蛋白胨以及高浓度的葡萄糖,并进行了其他成分的调整和添加,使其能够支持多种类型的原代细胞的培养,例如骨髓、皮肤、牙龈、肾、脾、肺、大鼠胚胎、网膜等。此外,McCoy's5A培养基还用于组织活检培养、细胞建系,以及一些淋巴细胞和较难培养的细胞的培养,包括Jensen大鼠肉瘤成纤维细胞。
6.HamF10细胞培养基
HamF10细胞培养基是由 RichardG.Ham于1963年设计,最初是为了培养 中国仓鼠卵巢细胞(CHO细胞) 而设计的,目的是在低血清浓度下实现CHO细胞的克隆化培养。Ham'sF12是第一个能够在无血清条件下支持单个CHO细胞克隆生长的培养基。它通过添加三种纯化血清蛋白(血清白蛋白、转铁蛋白和胰岛素)代替血清,并详细研究氨基酸和微量元素的种类和浓度,实现了这一目标。它包含了13种微量元素,包括铜和锌,这在当时其他培养基中并不常见。与添加血清的培养基相比,CHO细胞在Ham'sF12培养基中的增殖能力较差。此外,培养除CHO以外的其他细胞系,例如某些哺乳动物细胞的克隆化培养,可能需要添加血清。F10适用于仓鼠、人二倍体细胞,某些哺乳动物细胞的克隆化培养,特适于羊水细胞培养。
7.RPMI-1640细胞培养基
RPMI-1640培养基是在1967年由RoswellParkMemorialInstitute(RPMI)研制,主要研发人员是GeorgeE.Moore和HenryR.Hsiung。最初是为淋巴细胞设计,含BSS+21种氨基酸+维生素11种等。现今,RPMI-1640培养基现在已经被广泛用于培养其他类型的细胞,例如哺乳动物细胞、特殊造血细胞、杂交瘤细胞等。
8.L15细胞培养基
L-15培养基是由Moore等人在1967年设计的。最初是为了为培养 快速增殖的肿瘤细胞 而设计的,L-15培养基的主要目的,是在没有CO2的环境下,培养快速增殖的肿瘤细胞。它采用磷酸盐缓冲体系,并用半乳糖替代了葡萄糖,以适应无CO2环境的特点。
9.IMDM细胞培养基
Iscove在1976年对Dulbecco'sMedium进行改良,创造了Iscove'sMedium,最初用于培养骨髓细胞,特别是红细胞和巨噬细胞前体。补充了DMEM中不存在的几种非必需氨基酸和维生素(氰钴胺和生物素)以及额外的亚硒酸盐、丙酮酸盐和HEPES。添加了转铁蛋白、牛血清白蛋白和大豆脂质作为血清替代品。IMDM具有高浓度的氨基酸和维生素,适用于高密度培养和快速增殖细胞的培养
10.DMEM/F-12细胞培养基
DMEM/F-12培养基是由营养丰富的DMEM培养基和成分丰富的Ham'sF12培养基以1:1的比例混合而成。它结合了两种培养基的优点,能够提供更丰富的营养成分,也更适合在低血清或无血清的条件下培养细胞,因此可以满足多种细胞类型的要求,例如原代培养及更难养的细胞系的培养。DMEM/F-12是常用的无血清培养基。
至于选择哪种培养基没有明确标准,下面为大家列出一些建议仅供参考:
查阅参考文献和细胞库信息:建立某种细胞株所用的培养基应该是培养这种细胞的首选。可以查阅参考文献,或在购买细胞株时咨询。
参考其他实验室的经验:其他实验室惯用的培养基不妨一试,因为许多培养基可以适合多种细胞。但是,使用其他实验室的培养基时,需要谨慎,因为不同实验室的培养条件可能存在差异,例如血清批次、培养基成分等,可能会影响实验结果。
根据细胞株特点和实验需求选择:根据细胞株的特点和实验的需要来选择培养基。例如,小鼠细胞株多选RPMI1640。此外,还需要考虑以下因素:
(1.人类细胞株:常用DMEM、RPMI1640、MEM等
(2.昆虫细胞:常用Grace's培养基
(3.植物细胞:常用MS培养基
(4.克隆化培养:选择支持细胞克隆生长的培养基,例如Ham'sF10、DMEM/F-12等。
(5.高密度培养:选择能够支持高密度细胞生长的培养基,例如IMDM等。
(6.无血清培养:选择能够支持无血清条件下细胞生长的培养基,例如DMEM/F-12等。
(7.比较不同培养基的效果:用多种培养基培养目的细胞,观察其生长状态,可以用生长曲线、集落形成率等指标判断,根据实验结果选择最佳培养基。这是最客观的方法,但比较繁琐。除了生长曲线和集落形成率外,还可以用细胞形态、代谢活性、蛋白表达水平等指标来判断细胞在不同培养基中的生长状态。在比较不同培养基的效果时,要保持其他条件一致,例如血清浓度、培养温度、培养时间等。
最后关于EDTA
细胞培养液中通常不含有EDTA,因为EDTA会螯合Ca2+和Mg2+,而这些离子是细胞贴壁和正常生长所必须的。
而消化细胞用的胰酶中一般含有EDTA,目的是螯合掉培养基中的Ca2+和Mg2+,防止它们抑制胰酶的活性,从而使胰酶能够正常发挥作用,将细胞消化下来。
参考文献: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