細(xì)胞的生長需要一定的營養(yǎng)環(huán)境，用于維持細(xì)胞生長的營養(yǎng)基質(zhì)稱為培養(yǎng)基，即指所有用于各種目的的體外培養(yǎng)、保存細(xì)胞用的物質(zhì)，就其本意上講為人工模擬體內(nèi)生長的營養(yǎng)環(huán)境， 使細(xì)胞在此環(huán)境中有生長和繁殖的能力。然而，你知道細(xì)胞培養(yǎng)基的成分嗎？通過本文您將了解到細(xì)胞培養(yǎng)基中常見的成分及它們的作用。

  細(xì)胞培養(yǎng)基成分包括碳源（例如葡萄糖）、緩沖系統(tǒng)（例如HEPES）、pH 指示劑（例如酚紅）、血清、代謝物、維生素和礦物質(zhì)和抗生素。接下來由上海通蔚帶大家詳細(xì)了解它們成分及作用。

圖1，哺乳動物細(xì)胞培養(yǎng)基的組成

  1. 碳源

  這是細(xì)胞的能量來源。每種生長培養(yǎng)基都需要細(xì)胞可以代謝的碳源。這通常是葡萄糖，但也可以是其他糖，例如半乳糖、己糖、果糖或其他碳源（例如丙酮酸或谷氨酰胺）。

  添加的葡萄糖最終濃度通常為 5.5 mM，大約等于人體血液中的葡萄糖水平。但是，您可以購買具有多種葡萄糖濃度的培養(yǎng)基以滿足您的特定需求。

  您甚至可以購買無葡萄糖培養(yǎng)基，自行定制濃度，以模擬高糖糖尿病狀況或研究低血糖應(yīng)激反應(yīng)。

  2、緩沖系統(tǒng)

  細(xì)胞需要非常特定的 pH 值（7.2 至 7.4）。如果 pH 值超出這個狹窄范圍，細(xì)胞就無法zui佳地執(zhí)行其通常的細(xì)胞功能以生長和生存。在二氧化碳含量較高的培養(yǎng)箱中，CO 2與水反應(yīng)產(chǎn)生氫離子，使培養(yǎng)基呈酸性。

  為了抵消 CO 2產(chǎn)生的酸度并維持培養(yǎng)物的最佳 pH 值，大多數(shù)培養(yǎng)基類型都使用化學(xué)緩沖系統(tǒng)。然而，一些緩沖方法會干擾細(xì)胞生長。

  對于哺乳動物細(xì)胞來說，最常見且生物影響最小的緩沖系統(tǒng)是碳酸氫鈉。碳酸氫鈉與CO 2產(chǎn)生的氫離子反應(yīng)并隔離它們以維持pH值。然而，碳酸氫鈉的一個缺點(diǎn)是它在生理 pH 值下不能發(fā)揮最佳緩沖作用。為了解決這個問題，研究人員經(jīng)常使用 HEPES 等替代方案來增加某些介質(zhì)類型的緩沖能力。

  3. 酚紅

  由于保持正確的pH對細(xì)胞培養(yǎng)至關(guān)重要，因此許多培養(yǎng)基配方中都包含一種稱為酚紅的 pH 指示劑，在酸性條件下 (pH < 6.8) 會變成黃色，在堿性條件下 (pH > 8.2) 會變成粉紅色。雖然通常不是問題，但酚紅可以模仿雌激素，因此在培養(yǎng)表達(dá)雌激素受體的細(xì)胞類型時通常被排除在外。

  不含酚紅的培養(yǎng)基也可用于比色測定，例如 MTT 增殖測定，以及熒光實(shí)驗，其中苯酚的色譜可能會干擾讀數(shù)或圖像采集。

  4. 血清

  許多培養(yǎng)系統(tǒng)的重要組成部分是血清，通常是胎牛血清，即 FBS。血清源自血液，是糖、鹽、脂質(zhì)、生長因子等的不確定混合物。由于其生物來源，每批血清都是獨(dú)一無二的，因此很難保持重現(xiàn)性。為了避免這種情況，一些實(shí)驗室使用化學(xué)成分確定的血清替代品，而另一些實(shí)驗室則購買整個批次的特定血清批次以確保結(jié)果一致 - 至少在該批次用完之前！

  這種可變性，加上血清采集的性質(zhì)和污染的可能性，引發(fā)了關(guān)于血清是否應(yīng)在培養(yǎng)基中使用的爭論。

  一些實(shí)驗室選擇在無血清培養(yǎng)基中培養(yǎng)細(xì)胞，根據(jù)細(xì)胞的需要，使用更可靠的替代品或合成替代品。

  5. 代謝物、維生素和礦物質(zhì)

  如果您查看 DMEM 中的成分列表，您會發(fā)現(xiàn)大多數(shù)成分分為三個主要類別：

• 氨基酸

• 維生素/輔因子
  
  
• 無機(jī)鹽（包括鈣和鎂）

  其中許多成分在所有細(xì)胞培養(yǎng)基中都很常見，并且精確的組合和濃度已針對細(xì)胞生長進(jìn)行了優(yōu)化。盡管如此，許多實(shí)驗室還是在培養(yǎng)基中添加了額外的非必需氨基酸，以防止細(xì)胞使用葡萄糖或谷氨酰胺進(jìn)行合成。此外，一些公司生產(chǎn)用于特定研究的不含鎂和鈣的培養(yǎng)基，因此在訂購時請仔細(xì)檢查成分！

  6.抗生素

  許多實(shí)驗室在細(xì)胞培養(yǎng)物中加入抗生素，以防止不需要的細(xì)菌或真菌生長，即使在采用無菌技術(shù)時也是如此。最流行的抗菌補(bǔ)充劑選擇是青霉素和鏈霉素（青霉素/鏈霉素）的組合，在完全細(xì)胞培養(yǎng)物中青霉素和鏈霉素的終濃度為 50-100 IU/mL 和 50-100 μg/mL。

  然而，在細(xì)胞培養(yǎng)基中使用抗生素是一個有爭議的話題。

  我們應(yīng)該在細(xì)胞培養(yǎng)基中使用抗生素嗎？

  一些實(shí)驗室選擇不使用抗生素，因為他們可以：

  1、對您的細(xì)胞產(chǎn)生不良影響，包括顯著改變基因表達(dá)。 

  2、可以掩蓋低水平的細(xì)菌污染。

  根據(jù)您的需要，您可以決定是否將它們包含在您的培養(yǎng)基中。

  還有人建議，如果保持良好的培養(yǎng)衛(wèi)生習(xí)慣，則沒有必要使用抗生素，而對抗生素的依賴可能會讓研究人員在這方面松懈。

  細(xì)胞培養(yǎng)基常見類型

  現(xiàn)在您已經(jīng)了解了大多數(shù)細(xì)胞培養(yǎng)基中的成分，讓我們討論一些最常用的培養(yǎng)基。表 1 總結(jié)了一些最流行的哺乳動物細(xì)胞培養(yǎng)基。

細(xì)胞培養(yǎng)基	特征
EMEM	廣泛應(yīng)用于多種哺乳動物細(xì)胞的培養(yǎng)，如 HeLa 細(xì)胞、CHO 細(xì)胞等
DMEM	與 EMEM 類似，但維生素和氨基酸濃度更高
IMDM	一種更復(fù)雜的培養(yǎng)基，通常用于人類淋巴細(xì)胞?？梢灾С侄喾N細(xì)胞類型
McCoy's 5A	DMEM 的修改版本，適用于高密度培養(yǎng)
Ham's F-12	常用于中國倉鼠卵巢 (CHO) 細(xì)胞的無血清生長。也用于其他哺乳動物細(xì)胞的無血清生長

  我應(yīng)該選擇哪種培養(yǎng)基？

  這個問題沒有直接的答案，因為它取決于許多因素，包括您正在培養(yǎng)的細(xì)胞類型和您正在進(jìn)行的實(shí)驗。

  最好的起點(diǎn)是查看您正在使用的細(xì)胞系并參考供應(yīng)商的說明，因為這些說明通常包括推薦培養(yǎng)基的詳細(xì)信息。對于特定的應(yīng)用，文獻(xiàn)是你的朋友。

  最重要的一點(diǎn)是了解您使用該特定培養(yǎng)基的原因（例如，因為它是低葡萄糖、不含苯酚或?qū)槌衫w維細(xì)胞配制的）。

  細(xì)胞培養(yǎng)基總結(jié)

  細(xì)胞培養(yǎng)基中有六種主要成分，它們的添加是為了保持哺乳動物細(xì)胞系的健康和成長。不同的培養(yǎng)基類型的成分和用量各不相同，因此適合不同的應(yīng)用。雖然在細(xì)胞培養(yǎng)基中使用血清和抗生素并不罕見，但對于將這些納入細(xì)胞培養(yǎng)基中的潛在缺陷存在爭議。

  在選擇或使用細(xì)胞培養(yǎng)基之前，請閱讀成分列表并了解為什么要使用該特定成分。您可能會發(fā)現(xiàn)其他培養(yǎng)基更適合您的細(xì)胞系或應(yīng)用。