二、培养基体系主要成分及功能介绍
葡萄糖:用于细胞能量代谢。
CO2:细胞需要少量的二氧化碳来维持生长。
在培养基中,溶解的CO₂与碳酸氢盐离子处于平衡状态,许多培养基利用了这种CO₂/碳酸氢盐反应来缓冲培养基的pH值。CO₂溶解在培养基中,与水反应生成碳酸。随着细胞代谢产生更多的CO₂,随着下面的化学反应向右驱动,介质的pH值下降:
通过向培养基中添加碳酸氢钠,可使pH值维持在7.2 ~ 7.4的最佳范围:
酚红:用于监测培养基的pH值。
在细胞生长过程中,由于细胞释放的代谢物改变了pH值,培养基的颜色也随之改变。在较低的pH值下,酚红会变成中黄色,而在较高的pH值下,它会变成中紫色。对于大多数培养体系(pH为7.2 ~ 7.4),培养基应为鲜红色。(部分特殊培养基不添加酚红,例如对雌激素敏感的乳腺组织细胞,酚红会发挥跟类固醇相似的功能从而影响细胞。)
L-谷氨酰胺:
几乎是所有哺乳动物和昆虫细胞所必需的氨基酸,用于合成蛋白质,参与核酸代谢。它相比其他氨基酸更不稳定,容易降解,降解的速率和程度与储存温度、时间和pH值有关。
非必需氨基酸NEAA:
所有的培养基配方都含有10种必需氨基酸以及半胱氨酸、谷氨酰胺和酪氨酸。在一些培养基中还需要加入其他非必需氨基酸(丙氨酸、天冬酰胺、天冬氨酸、甘氨酸、谷氨酸、脯氨酸和丝氨酸)可以减少细胞的代谢负担,从而增加细胞增殖。
丙酮酸钠:
丙酮酸是糖酵解过程中的中间有机酸代谢物,可以轻易地进出细胞,可以为合成代谢过程提供能量来源和碳骨架。大多数培养基中丙酮酸钠的最终浓度为1mM,但在L-15培养基中增加到5mM,方便在无CO₂环境中使用。
三、常见的培养基添加因子
青霉素-链霉素(双抗生素)
用于预防细胞污染
胰岛素
作为细胞培养的添加剂,可促进细胞增殖、延长细胞寿命,增加蛋白和核酸的表达量。
胰岛素-转铁蛋白-硒添加剂(ITS)
可降低多种细胞常规维持和低密度贴壁培养时所需的胎牛血清浓度。
地塞米松
一种抗炎糖皮质素,对细胞存活、细胞信号传导和基因表达具有一系列的影响。用于研究细胞凋亡、细胞信号传导通路和基因表达。
氢化可的松
促进表皮上皮细胞和乳腺上皮细胞增殖生长,提高神经胶质细胞和成纤维细胞的克隆形成率。
白细胞介素2(IL-2)
IL-2作为T细胞生长因子,可增强NK细胞的细胞溶解活性,并促进B细胞产生免疫球蛋白。常用于NK92细胞的培养。
四、注意事项:
添加剂通常制备为100×(或更高)的原液,分装储存。
添加剂可以改变培养基的渗透压,建议在加入添加剂后,重新检查渗透压,大多数脊椎动物细胞系的最佳渗透压位于260 - 320 mOSM/kg之间。
添加补剂后,完全培养基的有效期应根据实际情况来确定。例如,普通完全培养基有效期为1~2个月,而添加有胰岛素的完全培养基,根据胰岛素的降解速度,有效期缩短至2周。
在-80℃或以下冷冻培养基会使一些生长因子和维生素从溶液中析出。即使加热到37ºC,解冻后也很难让这些成分回到溶液中。建议将培养基避光储存在4ºC。
每株细胞建议使用ATCC等数据库或原购买所推荐的培养体系,避免细胞因为培养基的改变,导致生长状态不佳、形态改变或分化等情况的发生。
五、常见的问题:
培养基使用效果不佳:应定期确认培养基有效期,并确认是否使用细胞相应的培养基,培养基使用不当会影响细胞状态。例如,293T需用高糖DMEM培养,而THP-1则需要用RPMI 1640培养!
培养基使用时应储存于4ºC并分装,避免反复升温加速谷氨酰胺的降解。
不同培养基由于成分不同,颜色也不尽相同,例如DMEM呈鲜红色,而MEM呈粉红色。
细胞培养过程中,可根据细胞培养基颜色变化,对培养状态进行分析,当培养基显著变橙色甚至黄色时,说明细胞代谢产生了大量酸性物质,需及时更换新鲜的完全培养基。
培养基开封,或者培养皿/瓶从培养箱中取出时,由于和空气发生气体交换,颜色会变为紫红色,放到CO₂培养箱中即可恢复pH值,颜色变为正常的鲜红色。