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lonza 無血清培養(yǎng)基 (點(diǎn)擊標(biāo)題進(jìn)入）
康寧/Corning® 淋巴細(xì)胞無血清培養(yǎng)基 (點(diǎn)擊標(biāo)題進(jìn)入）康寧/Corning CellGro® 澳洲來源胎牛血清 (康寧) (點(diǎn)擊標(biāo)題進(jìn)入）
Meenakshi Arora (arormx at UPMC dot EDU)
University of Pittsburgh Medical Center, United States
譯者
王秀英 (mary at labome dot com)
美國新澤西州普林斯頓合原研究有限責(zé)任公司 (Synatom Research)
DOI
http://dx.doi.org/10.13070/mm.cn.3.175
日期
更新 : 2014-11-21; 原始版 : 2013-03-05
引用
實(shí)驗(yàn)材料和方法 2013;3:175
英文摘要
A comprehensive review of cell culture media and Labome survey results on cell culture media from 720 formal publications.
簡介
細(xì)胞培養(yǎng)現(xiàn)在已成為應(yīng)用于生命科學(xué)的主要技術(shù)之一，它是從動(dòng)物或植物移取的細(xì)胞、組織或器官并將它們在有利于生長的人工環(huán)境中培養(yǎng)的統(tǒng)稱。細(xì)胞最適生長的基本環(huán)境要求是：控制的溫度，良好的細(xì)胞附著基質(zhì)和適當(dāng)?shù)呐囵B(yǎng)液和培養(yǎng)箱，能夠保持正確的pH值和滲透壓。在動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)中最重要和最關(guān)鍵的一步是選擇適當(dāng)?shù)呐囵B(yǎng)液用于體外培養(yǎng)。生長培養(yǎng)基或培養(yǎng)基是液體或凝膠狀態(tài)的，設(shè)計(jì)用于支持微生物、細(xì)胞或小的植株生長。培養(yǎng)基是控制最佳的細(xì)胞生長最重要和最復(fù)雜的因素。細(xì)胞培養(yǎng)基通常包括適當(dāng)?shù)募?xì)胞能量來源和調(diào)節(jié)細(xì)胞周期的化合物。一個(gè)典型的培養(yǎng)基還需要補(bǔ)充氨基酸，維生素，無機(jī)鹽，葡萄糖，和血清，以提供生長因子，激素，和附著因子。除了營養(yǎng)外，培養(yǎng)基也有助于保持培養(yǎng)體系中的pH值和滲透壓平衡。
細(xì)胞培養(yǎng)基的類型
動(dòng)物細(xì)胞的培養(yǎng)可以使用純天然的培養(yǎng)基或人工/合成的培養(yǎng)基混合一些天然產(chǎn)物。
天然培養(yǎng)基
天然培養(yǎng)基僅由天然生成的生物液體組成。天然培養(yǎng)基非常有用和方便，適用于多種不同的動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)。但是，由于缺乏對這些天然培養(yǎng)基確切成分的認(rèn)識，使用天然培養(yǎng)基的主要缺點(diǎn)是可重復(fù)性差。
人工培養(yǎng)基
通過人為地加入一些營養(yǎng)物質(zhì)（有機(jī)的和無機(jī)的）、維生素、鹽、O2和CO2氣體、血清蛋白、碳水化合物、輔因子，制備成人工或合成的培養(yǎng)基 [1] 。不同的人工培養(yǎng)基被分別設(shè)計(jì)用于下面的某個(gè)用途：
· 及時(shí)生存（平衡的鹽溶液，有特定的pH和滲透壓）
· 長時(shí)間生存（平衡鹽溶液輔以各種配方的有機(jī)化合物和/或血清）
· 不確定生長
· 特定功能。
培養(yǎng)基種類.
用于細(xì)胞培養(yǎng)的各種各樣的人工培養(yǎng)基可以進(jìn)一步分為以下四種類型：
含血清的培養(yǎng)基：胎牛血清是動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)基最常見的補(bǔ)充成分。它用來作為一種成本相對較低的補(bǔ)充成分，提供動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)最佳的培養(yǎng)基。這些補(bǔ)充劑能夠?yàn)椴环€(wěn)定或不溶于水的營養(yǎng)物質(zhì)提供載體或螯合劑，提供激素和生長因子，蛋白酶抑制劑，并結(jié)合并中和有毒部分。
無血清培養(yǎng)基：培養(yǎng)基中含有血清存在有很多缺點(diǎn)，可能會成為免疫學(xué)研究中潛在的嚴(yán)重誤解的原因 [2] [3] 。為了克服使用血清的這些缺點(diǎn)，一些無血清培養(yǎng)基中已經(jīng)開發(fā)出來了 [4] [5] 。這些培養(yǎng)基通常是專門配制的，用以單一類型細(xì)胞的培養(yǎng)，包含確定量的純化的生長因子、脂蛋白和其它蛋白質(zhì)，而這些物質(zhì)本來是由血清提供的 [6] 。這些培養(yǎng)基也被稱為“確定的培養(yǎng)基”，因?yàn)檫@些培養(yǎng)基中的物質(zhì)是精確可知的。
確定化學(xué)成分的培養(yǎng)基：這些培養(yǎng)基包含無污染的超純無機(jī)和有機(jī)成分，也可能含有純蛋白質(zhì)添加劑，如生長因子 [7] 。這些成分通過基因工程細(xì)菌或酵母生產(chǎn)，添加維生素、膽固醇、特定氨基酸和脂肪酸 [8] 。
無蛋白質(zhì)培養(yǎng)基：無蛋白質(zhì)培養(yǎng)基
含有任何蛋白質(zhì)，僅包含用于細(xì)胞培養(yǎng)所必需的非蛋白成分。相比血清培養(yǎng)基，無蛋白培養(yǎng)基促進(jìn)較好的細(xì)胞生長和蛋白表達(dá)，并有利于下游的表達(dá)產(chǎn)物純化 [9] [10] [11] 。MEM，RPMI-1640等配方不含蛋白質(zhì)，需要時(shí)可補(bǔ)充蛋白質(zhì)。不同類型的天然和人工培養(yǎng)基在表一中介紹。
表一：天然的和人工合成的培養(yǎng)基種類。
培養(yǎng)基的基本組成
培養(yǎng)基中混合有氨基酸、葡萄糖、鹽、維生素和其他營養(yǎng)物質(zhì)，供應(yīng)商可提供粉末或液體 [12] [13] 。不同的細(xì)胞系對這些組分的要求有所不同，這些差別部分是由于大量的培養(yǎng)基配方 [14] 。每一成分擁有一個(gè)特定的功能，如下所述：
緩沖系統(tǒng)
pH值調(diào)節(jié)對維持最佳培養(yǎng)條件是至關(guān)重要的，通常可用以下兩個(gè)緩沖系統(tǒng)中的一個(gè)達(dá)到這一目的：
天然緩沖系統(tǒng)
天然的緩沖系統(tǒng)中的氣態(tài)CO2與培養(yǎng)基中的CO3/HCO3含量維持平衡。使用天然緩沖系統(tǒng)進(jìn)行培養(yǎng)需要在5％至10％CO2環(huán)境下進(jìn)行，通常由CO2培養(yǎng)箱維持。天然的緩沖系統(tǒng)一般成本低、無毒 [15] 。
HEPES
化學(xué)緩沖液利用兩性離子做緩沖。HEPES在pH值范圍7.2-7.4內(nèi)具有優(yōu)異的緩沖能力，并且不需要受控的氣體環(huán)境 [16] 。HEPES是相對昂貴的，并且在高濃度時(shí)對于某些類型的細(xì)胞是有毒的。 HEPES受到熒光照射的光敏效應(yīng)誘導(dǎo)后大大提高了對培養(yǎng)基的敏感性 [17] 。
酚紅
大多數(shù)市售的培養(yǎng)基含有酚紅作為pH指示劑，它能夠持續(xù)監(jiān)測pH值 [18] 。在細(xì)胞的生長過程中，由細(xì)胞釋放代謝物造成的pH值改變會導(dǎo)致培養(yǎng)基的顏色變化。在低pH值時(shí)，酚紅使培養(yǎng)基變成黃，而在較高的pH值水平時(shí)，使培養(yǎng)基變成紫色。介質(zhì)在pH值7.4應(yīng)該是亮紅色，最適合細(xì)胞培養(yǎng)工作。但是，使用酚紅也有一定的缺點(diǎn)，如下所述：
· 酚紅可以模仿一些類固醇激素，特別是雌激素的作用。因此，在用到雌激素敏感的細(xì)胞，如乳腺組織做研究的時(shí)候，最好是使用不含酚紅的培養(yǎng)基。
· 一些無血清的配方中存在酚紅會干擾鈉-鉀平衡。這種效應(yīng)可以通過在培養(yǎng)基中加入血清或牛垂體激素中和
· 酚紅會干擾流式細(xì)胞分析時(shí)候的檢測。
無機(jī)鹽
培養(yǎng)基中的無機(jī)鹽有助于保持細(xì)胞的滲透平衡，通過提供鈉、鉀和鈣離子調(diào)節(jié)膜電位 [19].
氨基酸
由于氨基酸是蛋白質(zhì)的組成部分，它們是所有已知細(xì)胞培養(yǎng)基的必需成分。培養(yǎng)基中必須包含必需氨基酸，因?yàn)榧?xì)胞不能自身合成。這些是細(xì)胞增殖必需的，其濃度決定了可達(dá)到的最大細(xì)胞密度。L-谷氨酰胺，作為一種必需氨基酸，在細(xì)胞培養(yǎng)是及其重要的 [20] 。 L-谷氨酰胺提供NAD，NADPH和核苷酸合成的氮元素，并作為新陳代謝的二次能量來源。 L-谷氨酰胺是一種不穩(wěn)定的氨基酸，隨著時(shí)間的推移，會轉(zhuǎn)換成細(xì)胞不能利用的形態(tài)，因此應(yīng)該在使用前添加到培養(yǎng)基中 [21] 。添加比原有培養(yǎng)基配方更多的L-谷氨酰胺的時(shí)候要特別小心，因?yàn)樗慕到鈺?dǎo)致氨的生成，氨會對某些細(xì)胞系有害。哺乳動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)基中的L-谷氨酰胺濃度可以從Medium 199中的0.68 mM到Dulbecco’s Modified Eagles的4 mM。無脊椎動(dòng)物的細(xì)胞培養(yǎng)基可包含高達(dá)12.32 mM的L-谷氨酰胺。有些補(bǔ)充成分，如glutamax更穩(wěn)定，可在長時(shí)間培養(yǎng)生長緩慢的細(xì)胞時(shí)替代谷氨酰胺。
非必需氨基酸也可加入到培養(yǎng)基中，以替代那些在生長過程中已被耗盡的成分。培養(yǎng)基中補(bǔ)充非必需氨基酸能夠刺激生長，延長細(xì)胞的生存。
糖類
糖類形式的碳水化合物是能量的主要來源。大多數(shù)培養(yǎng)基包含葡萄糖和半乳糖，而有一些含有麥芽糖和果糖。
蛋白質(zhì)和多肽
最常用的蛋白質(zhì)和肽是白蛋白、轉(zhuǎn)鐵蛋白和纖連蛋白，在無血清培養(yǎng)基中特別重要。血清是一種蛋白質(zhì)豐富的來源，包括白蛋白、轉(zhuǎn)鐵蛋白、抑肽酶、胎球蛋白和纖維連接蛋白。白蛋白是血液中的主要蛋白，結(jié)合水，無機(jī)鹽，游離脂肪酸，激素和維生素，并將這些成分在組織和細(xì)胞間傳輸。白蛋白的結(jié)合能力使它成為從細(xì)胞培養(yǎng)基中去除有毒物質(zhì)有效途徑。
抑肽酶是細(xì)胞培養(yǎng)系統(tǒng)中的保護(hù)劑，在中性和酸性pH值環(huán)境下穩(wěn)定，耐高溫，耐蛋白水解酶降解。它對一些絲氨酸蛋白酶（如胰蛋白酶）有抑制能力。胎球蛋白是一種糖蛋白，胎兒和新生兒的血清中的濃度比成人血清中高。它也是一種絲氨酸蛋白酶抑制劑。纖維連接蛋白是細(xì)胞附著的關(guān)鍵組分。轉(zhuǎn)鐵蛋白是一種鐵轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白，能夠?yàn)榧?xì)胞膜提供鐵離子。
脂肪酸和脂質(zhì)
同樣，它們在無血清培養(yǎng)基中是特別重要的，因?yàn)樗鼈兺ǔ４嬖谟谘逯小?/span>
維生素
許多維生素是細(xì)胞生長和增殖必不可少的。細(xì)胞不能合成足夠數(shù)量的維生素，因此，是組織培養(yǎng)中重要的補(bǔ)充成分。血清同樣是細(xì)胞培養(yǎng)中維生素的主要來源，但是，培養(yǎng)基中也包含不同的豐富維生素，適用于某一特定細(xì)胞系的培養(yǎng)。維生素B群是生長刺激最常見的添加維生素。
微量元素
無血清培養(yǎng)基中通常會補(bǔ)充微量元素，來代替那些血清中的常見成分。微量元素，如銅、鋅、硒和三羧酸循環(huán)的中間產(chǎn)物，都是適當(dāng)?shù)募?xì)胞生長所必需的化學(xué)成分 [22] 。這些微量營養(yǎng)元素是許多生物過程必需的，例如酶功能的維持。
培養(yǎng)基補(bǔ)充成分
某些細(xì)胞系推薦使用的完整生長培養(yǎng)基還需要額外的成分，它們在基礎(chǔ)培養(yǎng)基和血清中不存在。這些成分和補(bǔ)充物質(zhì)，有助于維持細(xì)胞增殖和細(xì)胞的正常代謝 [23] [24] 。雖然一些補(bǔ)充成分如激素，生長因子和信號物質(zhì)是某些細(xì)胞系正常生長所需的，但最好還是要采取以下一些預(yù)防措施：
由于添加補(bǔ)充成分會改變完整生長培養(yǎng)基的滲透壓，這會對細(xì)胞生長產(chǎn)生不利影響，因此最好在添加補(bǔ)充成分后重新檢測一下滲透壓。對于大多數(shù)細(xì)胞系，最佳的滲透壓應(yīng)該介于260 mOSM/kg到320 mOSM/kg之間。
添加補(bǔ)充成分后培養(yǎng)基的保質(zhì)期會發(fā)生變化。含蛋白質(zhì)補(bǔ)充物的完整培養(yǎng)基降解速度往往比基本培養(yǎng)基快。
抗生素
雖然不是細(xì)胞生長必需的，抗生素通常還是會用來控制細(xì)菌和真菌污染物生長 [25] 。常規(guī)細(xì)胞培養(yǎng)不建議使用抗生素，因?yàn)榭股乜梢匝谏w由支原體和耐藥細(xì)菌造成的污染 [26] [27] 。此外，抗生素還會干擾敏感細(xì)胞的代謝。
培養(yǎng)基中的血清
血清是白蛋白、生長因子和生長抑制劑的復(fù)雜混合體 [28] 。血清是細(xì)胞培養(yǎng)基中最重要的組分之一，作為氨基酸、蛋白質(zhì)、維生素（特別是脂溶性維生素，如A，D，E，和K）、碳水化合物、脂質(zhì)、激素、生長因子、礦物質(zhì)和微量元素的來源。通常會在培養(yǎng)基中使用胎兒和小牛來源的血清來支持細(xì)胞生長 [29] 。胎兒血清含有豐富的生長因子，適當(dāng)細(xì)胞克隆和難以培養(yǎng)的細(xì)胞的生長 [30] 。胎兒血清被用于接觸抑制研究，因?yàn)樗^低的生長促進(jìn)特性。正常的生長培養(yǎng)基往往包含2-10％的胎兒血清。培養(yǎng)基中補(bǔ)充血清具有以下作用 [31] ：
· 血清未細(xì)胞提供了基本的營養(yǎng)成分（在溶液中和結(jié)合到蛋白質(zhì)上的）。
· 血清為生長促進(jìn)和特定細(xì)胞功能提供多種生長因子和激素。
· 它提供了多種結(jié)合蛋白質(zhì)，如白蛋白、轉(zhuǎn)鐵蛋白，可以攜帶其他成分進(jìn)入細(xì)胞。例如：白蛋白可攜帶脂類、維生素、激素等進(jìn)入細(xì)胞。
· 它還可提供蛋白質(zhì)，如纖連蛋白，促進(jìn)細(xì)胞附著到基質(zhì)上。它提供擴(kuò)散因子幫助細(xì)胞在分裂前擴(kuò)散。
· 它還提供蛋白酶抑制劑，保護(hù)細(xì)胞免受降解。
· 它還提供礦物質(zhì)，如Na+，K+，Zn2 +，Fe2 +等。
· 它增加培養(yǎng)基的粘性，因此保護(hù)細(xì)胞在懸浮培養(yǎng)攪拌過程中免受機(jī)械損傷。
· 它還可以作為一種緩沖液。
由于存在生長因子和酶抑制劑，血清在細(xì)胞培養(yǎng)中的作用是非常復(fù)雜的。不幸的是，除了提供各種功能，在組織培養(yǎng)中使用血清也有一些缺點(diǎn) [32] [33] [10]. 表
表二：培養(yǎng)基中使用血清的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)。
培養(yǎng)基的準(zhǔn)備
供應(yīng)商那里有三種形式的培養(yǎng)基：
1. 粉末狀態(tài)：需要研究人員準(zhǔn)備和滅菌。
2. 濃縮狀態(tài)：由研究人員稀釋。
3. 工作液：可直接使用不許其他操作。
粉狀介質(zhì)是最便宜的，但需要進(jìn)行滅菌 [34] 。可取的做法是，在加入血清前先過濾除菌，因?yàn)檠宕嬖谙碌陌l(fā)泡作用會使蛋白質(zhì)變性。胎牛血清或馬血清可以在過濾后加入。培養(yǎng)基在使用前始終要進(jìn)行無菌檢測，方法是將其放置在37℃的CO2培養(yǎng)箱中培養(yǎng)72小時(shí)，以確保該批次是未被污染的。培養(yǎng)基應(yīng)在4℃下保存。由于培養(yǎng)基的部分成分是光敏感的，應(yīng)貯存在黑暗環(huán)境下。
培養(yǎng)基的選擇標(biāo)準(zhǔn)
細(xì)胞系
細(xì)胞培養(yǎng)基的選擇非常重要，會顯著影響細(xì)胞培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)的成敗 [35]. 培養(yǎng)基的選擇依賴于要培養(yǎng)的細(xì)胞的類型和培養(yǎng)目的和實(shí)驗(yàn)室可用的資源 [36] [37]. 不同的細(xì)胞類型有高度特異的生長要求，因此，每種類型細(xì)胞的最適培養(yǎng)基必須通過實(shí)驗(yàn)決定 [38] [39].總體來說，MEM適用于粘附生長的細(xì)胞，而RPMI-1640適合懸浮生長細(xì)胞。表三描述了普通研究的細(xì)胞系以及推薦的生長培養(yǎng)基。
表三：常見細(xì)胞系以及推薦的生長培養(yǎng)基。
原代細(xì)胞培養(yǎng)
原代細(xì)胞培養(yǎng)提供了獨(dú)特的，有價(jià)值的研究數(shù)據(jù)，但大多數(shù)情況下細(xì)胞數(shù)是限制因素。對于這些難以培養(yǎng)的樣品，尤其是病人活組織切片，培養(yǎng)基質(zhì)量是必需的。多數(shù)生命科學(xué)公司提供完整的能夠直接使用的，補(bǔ)充成分充足的條件培養(yǎng)基。這降低了污染的風(fēng)險(xiǎn)，通過減少準(zhǔn)備步驟和需要的補(bǔ)充成分，也節(jié)省了時(shí)間、人力和投入。此外，所有這些培養(yǎng)基都進(jìn)行了全面的質(zhì)量控制測試，每批都會常規(guī)檢測生長促進(jìn)，沒有細(xì)胞毒性以及一些物理參數(shù)，如滲透壓和pH值水平。表四描述了由不同公司提供的用于常見原代細(xì)胞培養(yǎng)的推薦培養(yǎng)基。
普通細(xì)胞培養(yǎng)基
大多數(shù)常用的培養(yǎng)基包括下述的如Sigma, ATCC和Life Technologies ，都有詳細(xì)討論。
表四：常見原代細(xì)胞的推薦培養(yǎng)基。
Eagle’s 最低營養(yǎng)培養(yǎng)基 (EMEM)
EMEM是第一個(gè)被廣泛使用的培養(yǎng)基，由Harry Eagle從簡單的基礎(chǔ)培養(yǎng)基（BME）配制而成。 EMEM包含平衡鹽溶液，非必需氨基酸和丙酮酸鈉。它降低了碳酸氫鈉濃度 (1500 ml/l)，從而使用5％的CO2。由于EMEM是一個(gè)非復(fù)雜培養(yǎng)基，所以一般會額外補(bǔ)充一些添加物或更高水平的血清，使其適用于多種哺乳動(dòng)物細(xì)胞。
Dulbecco’s 改進(jìn) Eagle’s 培養(yǎng)基 (DMEM)
DMEM培養(yǎng)基比EMEM多幾乎2倍的氨基酸的和4倍的維生素，以及硝酸鐵，丙酮酸鈉和一些補(bǔ)充氨基酸。最初的制劑含有1,000 mg / L的葡萄糖，首次報(bào)道用于培養(yǎng)小鼠胚胎細(xì)胞。進(jìn)一步的變化是4500 mg / L濃度的葡萄糖，已被證明用于?嘌骼嘞赴親羆訓(xùn)摹? DMEM是基礎(chǔ)培養(yǎng)基，不包含蛋白質(zhì)或生長促進(jìn)劑。因此，需要補(bǔ)充一些成分成為 “完全”培養(yǎng)基。最常見的是補(bǔ)充5-10％的胎牛血清（FBS）。 DMEM中利用碳酸氫鈉緩沖液（3.7 g/L），因此，需要人工保持二氧化碳水平以維持所需的pH值。粉末狀的培養(yǎng)基
含有碳酸氫鈉，因?yàn)樗诜勰顟B(tài)傾向于釋放氣體。粉狀培養(yǎng)基需要溶解后加入3.7 g / L的碳酸氫鈉。 DMEM最初用于小鼠胚胎干細(xì)胞的培養(yǎng)。現(xiàn)在已經(jīng)在原代小鼠和雞細(xì)胞，病毒蝕斑形成和接觸抑制的研究中廣泛應(yīng)用。
RPMI-1640
RPMI-1640是一個(gè)通用的用于哺乳動(dòng)物細(xì)胞的培養(yǎng)基，尤其是造血干細(xì)胞。RPMI-1640是在紐約州布法羅市的羅斯韋爾公園紀(jì)念研究所（RPMI）開發(fā)出來的。 RPMI-1640是改良的McCoy’s 5A，用于外周血淋巴細(xì)胞的長時(shí)間培養(yǎng)。RPMI-1640使用碳酸氫鹽緩沖系統(tǒng)，不同于大多數(shù)哺乳動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)基的地方在于其典型的pH8的配方。RPMI-1640支持各種各樣的細(xì)胞在懸浮液中單層生長。如果適當(dāng)?shù)匮a(bǔ)充血清或足夠的血清替代品，RPMI-1640在哺乳動(dòng)物細(xì)胞的培養(yǎng)中應(yīng)用廣泛，包括新鮮的人淋巴細(xì)胞的培養(yǎng)，融合實(shí)驗(yàn)，雜交細(xì)胞的生長。
Ham’s 營養(yǎng)混合液
這些最初開發(fā)用于支持中國倉鼠卵巢（CHO）細(xì)胞的克隆產(chǎn)物。現(xiàn)在已有相當(dāng)多的原有培養(yǎng)的改良版，包括Hams’s F-12培養(yǎng)基，比原來的F-10配方更復(fù)雜適用于無血清的增殖。根據(jù)培養(yǎng)細(xì)胞的不同，混合液配制成需要血清和不需要血清兩種。
Ham’s F-10：被證實(shí)能夠支持人二倍體細(xì)胞核白細(xì)胞的生長，用于染色體分析。
Ham’s F-12：已被證明支持原代大鼠肝細(xì)胞和大鼠前列腺上皮細(xì)胞的生長。Ham’s F-12補(bǔ)充25 mM HEPES提供更優(yōu)化的緩沖環(huán)境。
Coon’s 改良Ham’s F-12：它幾乎兩倍于F-12的氨基酸和丙酮酸，還包括抗壞血酸。它被開發(fā)用于培養(yǎng)病毒融合產(chǎn)生的雜交細(xì)胞。
DMEM/F12：它是DMEM和Ham’s F-12的混合物，是極其豐富和復(fù)雜的培養(yǎng)基。支持多種類型細(xì)胞在含血清和無血清的培養(yǎng)基中生長。終濃度為15mM的HEPES緩沖液包含在培養(yǎng)基中，以補(bǔ)償血清減少造成的緩沖能力下降。
Iscove’s 改良 Dulbecco’s 培養(yǎng)基 (IMDM)
IMDM是非常豐富的合成培養(yǎng)基，非常適合于快速增殖，高密度細(xì)胞培養(yǎng)。 IMDM培養(yǎng)基是DMEM的改良版，含有硒，跟DMEM相比含有額外的氨基酸，維生素和無機(jī)鹽。它含有硝酸鉀代替硝酸鐵，并且還含有HEPES和丙酮酸鈉。它配置為了支持淋巴細(xì)胞和雜交瘤的生長。研究表明，IMDM可以支持小鼠B淋巴細(xì)胞，從骨髓中的造血組織，脂多糖刺激B細(xì)胞，T淋巴細(xì)胞，以及各種雜交細(xì)胞。
表五：常見培養(yǎng)及及其應(yīng)用。
細(xì)胞培養(yǎng)基的優(yōu)化
細(xì)胞培養(yǎng)基組成成分的復(fù)雜性為優(yōu)化培養(yǎng)基的個(gè)別成分提出了挑戰(zhàn)。多數(shù)的經(jīng)典培養(yǎng)基是為小規(guī)模低密度的細(xì)胞培養(yǎng)設(shè)計(jì)的，往往需要血清作為主要營養(yǎng)成分。然而，生物技術(shù)產(chǎn)業(yè)卻要求保持高細(xì)胞密度和高細(xì)胞生產(chǎn)力，因此開發(fā)和優(yōu)化培養(yǎng)基是非常關(guān)鍵的 [40] 。典型的，用于生物技術(shù)產(chǎn)業(yè)的培養(yǎng)基使不含血清的，也比傳統(tǒng)培養(yǎng)基含大量濃度更高的營養(yǎng)成分 [41] [42] 。培養(yǎng)基的優(yōu)化需要考慮以下參數(shù)：
要生產(chǎn)的產(chǎn)物
所需產(chǎn)品的類型將決定培養(yǎng)基的優(yōu)化策略。
對于細(xì)胞數(shù)的快速增長來說，細(xì)胞的生長速度和生存能力是至關(guān)重要的。因此，細(xì)胞培養(yǎng)基應(yīng)支持最大程度細(xì)胞的生長，并維持細(xì)胞密度增加后的細(xì)胞活力。
用于生產(chǎn)病毒，不僅僅要求高細(xì)胞密度，還必須有豐富的營養(yǎng)來維持病毒感染后的復(fù)制。
對于重組蛋白生產(chǎn)，高細(xì)胞密度是必需的。然而，細(xì)胞生長所需的營養(yǎng)物質(zhì)會與蛋白生產(chǎn)發(fā)生競爭。因此，要仔細(xì)確定一個(gè)給定培養(yǎng)基可以維持的最大細(xì)胞密度達(dá)到所需的生產(chǎn)力水平是非常重要的。此外，在培養(yǎng)基優(yōu)化過程中一定不影響產(chǎn)品質(zhì)量，也是需要考慮的重要因素。
用到的細(xì)胞株
不同細(xì)胞株因?yàn)樾玛惔x不同有不同的營養(yǎng)需求，這就決定了培養(yǎng)基優(yōu)化方法的差異。在生物技術(shù)工業(yè)中使用最常見的細(xì)胞株有CHO細(xì)胞，BHK-21，雜交瘤細(xì)胞，骨髓瘤細(xì)胞和正常二倍體成纖維細(xì)胞。特定細(xì)胞系具有特定的營養(yǎng)要求，如NS0骨髓瘤細(xì)胞需要膽固醇。正常二倍體成纖維細(xì)胞需要附著因子粘附，并且在表面生長擴(kuò)散。它們的生長密度很低，因此，不需要在高濃度的營養(yǎng)物質(zhì)。雜交瘤細(xì)胞系通常高度依賴于谷氨酰胺。他們通常在達(dá)到細(xì)胞密度高峰后沒有平臺期，生存能力會迅速下降。因此培養(yǎng)基的優(yōu)化，從而會降低細(xì)胞活力的下降，并提高單克隆抗體的產(chǎn)量。
包含的制造工藝
制造工藝模式不僅會影響細(xì)胞培養(yǎng)基的選擇，也會影響到優(yōu)化步驟。使用的不同的制造工藝是：
分批處理：單一的培養(yǎng)基用來維持細(xì)胞的生長和生產(chǎn)力。因此培養(yǎng)基應(yīng)該營養(yǎng)成分豐富但需要維持細(xì)胞的生理極限。
分批補(bǔ)料：幾種類型的培養(yǎng)基根據(jù)生產(chǎn)階段的不同分別用于細(xì)胞培養(yǎng)過程中。生長培養(yǎng)基的設(shè)計(jì)是這樣的，在接種是細(xì)胞密度低，它的營養(yǎng)成分濃度也較低，但在細(xì)胞生長期間和生產(chǎn)早期維持細(xì)胞的快速生長。在培養(yǎng)達(dá)到生產(chǎn)階段時(shí)，單獨(dú)的比生長培養(yǎng)基的營養(yǎng)濃度更高的生產(chǎn)培養(yǎng)基也會用到。
培養(yǎng)基發(fā)展的挑戰(zhàn)
在過去的幾十年中，細(xì)胞培養(yǎng)基技術(shù)得到了驚人的進(jìn)步。找到一個(gè)良好的細(xì)胞培養(yǎng)基對于細(xì)胞培養(yǎng)的整體效果來說非常重要的。今天的挑戰(zhàn)是開發(fā)復(fù)雜的細(xì)胞培養(yǎng)基，并可以進(jìn)行單獨(dú)優(yōu)化以用于一系列的細(xì)胞培養(yǎng)上。細(xì)胞系的多樣性以及涉及到大量的培養(yǎng)基成分使得這個(gè)工作非常困難。事實(shí)上，由于細(xì)胞代謝途徑的復(fù)雜性，許多成分是相互依存的，這也為復(fù)雜性更添了一層。
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