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Cell culture | 细胞培养基的种类与应用

发布时间:2022-05-11    浏览次数:94

大多数的细胞培养基是建立于平衡盐溶液(BSS)基础上,添加了胺基酸、维生素和其他与血清中浓度相似的物质;另外,也可使用HEPES作为平衡溶液。人工最早开发的细胞培养基为MEM(minimal essential medium),MEM符合细胞生长所需的最低条件,以MEM为基础开发出许多种类的培养基,以因应不同种类细胞的生长需求,如今最广泛被使用的培养基为DMEM、DMEM/F-12和RPMI 1640等,关于以上各类细胞培养基的介绍将详述下列文中。然而,仅有基础培养基是不能让细胞存活的,还需要加入血清,使血清最终浓度为5-20%,藉由血清中营养物质与生长因子才能使细胞存活。大部分血清来源为胎牛血清(Fetal Bovine Serum, FBS),也有少数细胞需要用到马血清(Horse Serum)或人血清(ex. PRP),胎牛血清是目前应用最为广泛的血清,适用于大部分哺乳类动物细胞,最常用的最终浓度为10%。

MEM (minimal essential medium, MEM)

MEM属于最低必须培养基,含有13种必需胺基酸与8种维生素。成分简单,可广泛用于动物细胞株和大部分贴附型哺乳类动物细胞。最适pH值为7.2。

MEM

α-MEM (alpha minimal essential medium, α-MEM)

α-MEM比MEM含有更多胺基酸、丙酮酸(pyruvate)与维生素,多用于培养不易养活的细胞或是间质干细胞(Mesenchymal Stem Cell, MSC),其含有的氨基酸种类比DMEM多上许多。最适pH值为7.2-7.4。

DMEM (Dulbecco's modified minimal essential medium, DMEM)

DMEM是在MEM的基础上改良的培养基,胺基酸含量是MEM的2倍多、维生素含量为MEM的4倍多,且含有丙酮酸(pyruvate)。DMEM又分为高糖与低糖两种,高糖(High Glucose DMEM, HDMEM)的葡萄糖含量为4500 mg/L,低糖(Low glucose DMEM, LDMEM)的葡萄糖含量为1000 mg/L。大部分增生速度快的细胞适用DMEM,若要细分,一般HDMEM多用于悬浮型细胞的高密度培养(ex. 造血干细胞培养),也可用于杂交瘤中骨髓瘤细胞和DNA转染的培养;LDMEM多用于贴附型细胞,适合生长速度快、附着性较差的肿瘤细胞,也可用于间质干细胞继代。最适pH值为7.2-7.4。

DMEM

F-12 Medium(Ham's F-12)

Ham's F-12最初是为了CHO cell的培养而开发,含有丰富胺基酸、维生素与无机盐类,其含量与种类都比MEM或DMEM高出许多。现广泛应用于哺乳类动物的低血清培养与DNA转染的实验,也可与MEM以1:1比例混合,用于神经细胞培养。最适pH值为7.2-7.4。

DMEM/F12 Medium(Dulbecco's Modified Eagle's Medium/Ham's F-12, DF12)

DMEM/F12是以DMEM与F-12培养基以1:1比例混合而成的培养基,结合F-12丰富的成分与DMEM具有较高浓度营养成分的两个优点,可减少血清使用量,适合用于血清含量低条件下哺乳类动物细胞培养,也常做为开发无血清细胞培养基的基础细胞培养基。最适pH值为7.2-7.4。

DMEM/F12 Medium

RPMI 1640 Medium

RPMI 1640最早用于悬浮型细胞培养,或是人类白血病细胞,现广泛应用于特殊造血细胞、正常白细胞、恶性白细胞、淋巴细胞、T细胞淋巴瘤与杂交瘤细胞的培养。RPMI 1640 medium与前述培养基不同之处在于,其含有生物素、维生素B12和PABA,且肌醇和胆碱含量较高,具有大量磷酸盐,较适合免疫相关类型的细胞。最适pH值为7.0-7.4。

M-199 Medium

M199属于早期研制出的培养基种类之一,于1950年由Morgan成功制作出来,最初用于鸡胚胎成纤维细胞的研究,早期的干细胞研究也多选用M-199进行细胞培养,M-199可用于多种种属来源细胞,也能培养转染的细胞。现今也有将M-199作为无血清培养基开发的基础培养基(ex. SFRE M-199)。最适pH值为7.0-7.4。

M-199 Medium

结语:上述培养基仅为大部分细胞培养所用之类别,培养基的选择仍要依据细胞株特性去做挑选,并无绝对的答案,血清含量、生长因子、培养基pH值或环境因素等,皆有可能影响细胞生长,例如:肝脏细胞在培养时需另外加入insulin。一般培养基的pH值适用范围是7.2~7.4,但有些特殊的细胞喜欢偏酸或偏碱性的环境,可能就需要将pH值调整到7.0或7.4以上,但这部分较为依赖经验,还是要以细胞实际生长情形做调整。