什么是細胞培養(yǎng)基？細胞培養(yǎng)基是生命科學的主要技術之一。它是從生物體內取出細胞或者組織，將放入有利于其生存/或增值人工環(huán)境中進行培養(yǎng)物培養(yǎng)的介質。細胞培養(yǎng)基由氨基酸、維生素、無機鹽、葡萄糖和血清組成，血清是生長因子、激素和附著因子的來源。除了營養(yǎng)物質外，培養(yǎng)基還有助于維持pH值和滲透壓。

  細胞培養(yǎng)基種類非常多，不同種類細胞、微生物和細胞對培養(yǎng)基要求也不同。了解細胞培養(yǎng)基的種類，對于實驗結果和研究進展具有非常重要的影響。

  細胞培養(yǎng)基種類

  細胞培養(yǎng)基根據種類可以分為天然培養(yǎng)基和人工培養(yǎng)基，接下來我們一起了解下它們之間優(yōu)缺點。

  天然培養(yǎng)基

  天然細胞培養(yǎng)基是人們早期采用的細胞培養(yǎng)基，直接取自于動物組織提取液或體液，如血漿凝塊、血清、淋巴液等，營養(yǎng)價值高，但成分復雜，差異大、不穩(wěn)定，來源也受到限制。

  人工培養(yǎng)基

  人工培養(yǎng)基是通過添加營養(yǎng)物質（有機和無機）、維生素、鹽、O2和CO2氣相、血清蛋白、碳水化合物、輔因子來制備的。人工培養(yǎng)基穩(wěn)定，可重復性高，可控，可根據需求調整。人工培養(yǎng)基按分類可分為：

  含血清培養(yǎng)基

  胎牛血清是細胞培養(yǎng)基常見的補充劑。胎牛血清為細胞培養(yǎng)物提供了營養(yǎng)物質、激素和生長因子、蛋白酶抑制劑提供載體或螯合劑，并結合和中和有毒部分。

  無血清培養(yǎng)基

  雖然血清作為細胞培養(yǎng)基的主要添加劑，有許多優(yōu)點。但是胎牛血清爭議問題，目前已開發(fā)出多種無血清培養(yǎng)基。這些培養(yǎng)基通常是為支持單一細胞類型的培養(yǎng)而專門配制的，例如ThermoFisherScientific的Knockout血清替代品和KnockoutDMEM培養(yǎng)基，以及StemCellTechnologies的mTESR培養(yǎng)基[1]，用于干細胞[2]，并加入定量的純化生長因子、脂蛋白和其他蛋白質，而這些蛋白質通常由血清提供[3]。

  化學成分明確的培養(yǎng)基

  這些培養(yǎng)基含有無污染的超純無機和有機成分，也可能含有純蛋白質添加劑，如生長因子[4]。它們的成分是通過基因工程在細菌或酵母中產生的，并添加了維生素、膽固醇、特定氨基酸和脂肪酸[5]。

  無蛋白培養(yǎng)基

  無蛋白培養(yǎng)基不含任何蛋白質，僅含有非蛋白質成分。與補充血清的培養(yǎng)基相比，使用無蛋白培養(yǎng)基可促進細胞生長和蛋白質表達，并有助于任何表達產物的下游純化[11-13]。MEM、RPMI-1640等配方不含蛋白質，必要時可提供蛋白質補充劑。

  細胞培養(yǎng)基常見的問題

  問題1：細胞培養(yǎng)基中出現沉淀，還能繼續(xù)使用嗎？

  解答：細胞培養(yǎng)基出現沉淀是比較常見的問題，需要根據具體情況判斷：

  如果沉淀較少，且培養(yǎng)基顏色和透明度沒有明顯變化：可以將培養(yǎng)基輕輕搖晃使其混合均勻后繼續(xù)使用。

  如果沉淀較多，或培養(yǎng)基顏色、透明度發(fā)生明顯變化：建議棄用該培養(yǎng)基，并排查原因，例如：

  培養(yǎng)基過期:檢查培養(yǎng)基的保質期，過期培養(yǎng)基成分可能發(fā)生變化。

  儲存不當:培養(yǎng)基應避光低溫保存，避免反復凍融。

  配制問題:配制培養(yǎng)基時，試劑溶解不充分、pH值不準確等都可能導致沉淀。

  問題2：細胞生長緩慢，懷疑是培養(yǎng)基的問題，應該如何排查？

  解答：細胞生長緩慢的原因有很多，除了培養(yǎng)基，還包括細胞狀態(tài)、操作等因素?？梢詮囊韵路矫媾挪榕囵B(yǎng)基問題：

  營養(yǎng)成分是否充足：不同細胞類型對營養(yǎng)需求不同，確認使用的培養(yǎng)基是否適合該細胞類型。

  是否存在生長抑制物質：例如，培養(yǎng)基pH值過低或過高、滲透壓不適宜等。

  培養(yǎng)基是否被污染：觀察培養(yǎng)基顏色、透明度，是否存在渾濁、異味等現象。

  問題3：為什么要定期更換細胞培養(yǎng)基？

  解答：定期更換培養(yǎng)基是為了給細胞提供最佳的生長環(huán)境：

  補充營養(yǎng)物質：細胞在生長過程中會消耗培養(yǎng)基中的營養(yǎng)物質，定期更換可以及時補充。

  去除代謝廢物：細胞代謝會產生乳酸等廢物，積累過多會抑制細胞生長，甚至導致細胞死亡。

  維持pH值：細胞代謝會使培養(yǎng)基pH值發(fā)生變化，定期更換可以維持pH值的穩(wěn)定。

  問題4：無血清培養(yǎng)基和含血清培養(yǎng)基有什么區(qū)別？如何選擇？

  解答：

  含血清培養(yǎng)基:添加了血清（如胎牛血清），成分復雜但營養(yǎng)豐富，操作簡便，但批次間差異大，存在污染風險。

  無血清培養(yǎng)基:不含血清，成分明確，批次間差異小，安全性高，但需要根據細胞類型進行優(yōu)化，操作更復雜。

  選擇建議：

  基礎研究、大規(guī)模細胞培養(yǎng):可以選擇含血清培養(yǎng)基。

  對實驗結果穩(wěn)定性要求高、需要排除動物源性成分干擾、進行特定細胞功能研究、或出于倫理考慮：可以選擇無血清培養(yǎng)基。

  問題5：如何正確儲存和解凍細胞培養(yǎng)基？

  解答：

  儲存:

•   避光保存于2-8℃冰箱中。
• 
  
•   避免反復凍融。
• 
  
•   部分培養(yǎng)基需要-20℃保存，請仔細閱讀說明書。

  解凍:

•   將培養(yǎng)基置于4℃冰箱中緩慢解凍，或室溫解凍，并不斷搖晃以使溫度均勻。
• 
  
•   完全解凍后，需在過濾后使用。
• 
  
•   不要將解凍后的培養(yǎng)基再次凍存。

  上述是細胞培養(yǎng)基及種類相關介紹，大家在進行細胞培養(yǎng)時候區(qū)分自己細胞培養(yǎng)基的類型，目前市面上大部分人工培養(yǎng)基較為常見，人工培養(yǎng)基可控優(yōu)勢比較深受實驗中青睞。不管是天然還是人工要結合自己實驗需求。這里也祝您早日培養(yǎng)出自己的細胞，如果您對細胞培養(yǎng)基還有意義，歡迎前來交流學習！

  相關參考：

  1.YuH,LuS,GasiorK,SinghD,VazquezSanchezS,TapiaO,etal.HSP70chaperonesRNA-freeTDP-43intoanisotropicintranuclearliquidsphericalshells.Science.2021;371:pubmedpublisher2.MeharenaH,MarcoA,DileepV,LockshinE,AkatsuG,MullahooJ,etal.Down-syndrome-inducedsenescencedisruptsthenucleararchitectureofneuralprogenitors.CellStemCell.2022;29:116-130.e7pubmedpublisher

  3.IscoveN,MelchersF.Completereplacementofserumbyalbumin,transferrin,andsoybeanlipidinculturesoflipopolysaccharide-reactiveBlymphocytes.JExpMed.1978;147:923-33pubmed

  4.NagleS.Heat-stablechemicallydefinedmediumforgrowthofanimalcellsinsuspension.ApplMicrobiol.1968;16:53-5pubmed

  5.StollT,MuhlethalerK,vonStockarU,MarisonI.Systematicimprovementofachemically-definedprotein-freemediumforhybridomagrowthandmonoclonalantibodyproduction.JBiotechnol.1996;45:111-23pubmed