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細(xì)胞培養(yǎng)基到底如何選擇？
01.細(xì)胞基礎(chǔ)培養(yǎng)基
早期人們使用的的細(xì)胞培養(yǎng)基是從組織提取物和體液中獲得的天然培養(yǎng)基，之后隨著細(xì)胞培養(yǎng)的普及，人們設(shè)計(jì)和開發(fā)出具有成分確定含量標(biāo)準(zhǔn)化的合成培養(yǎng)基。目前合成培養(yǎng)基主要有：基礎(chǔ)培養(yǎng)基、無血清培養(yǎng)基、無蛋白培養(yǎng)基和限定化學(xué)成分培養(yǎng)基，它們對血清添加量的要求不同，目前常用的是基礎(chǔ)培養(yǎng)基?；A(chǔ)培養(yǎng)基是細(xì)胞生存的直接環(huán)境，為細(xì)胞生長提供豐富的營養(yǎng)物質(zhì)，并能調(diào)節(jié)培養(yǎng)體系的pH值和滲透壓。因此培養(yǎng)基的質(zhì)量和選擇對于細(xì)胞培養(yǎng)至關(guān)重要。
02.基礎(chǔ)培養(yǎng)基種類總覽
DMEM(Dulbecco’sModificationofEagle’sMedium)
Dulbecco的改良Eagle培養(yǎng)基—DMEM是一種廣泛使用的基礎(chǔ)培養(yǎng)基，適用于多種哺乳動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)，包括原代成纖維細(xì)胞，神經(jīng)元，神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞，HUVEC和平滑肌細(xì)胞，以及HeLa，293，Cos-7和PC-12等細(xì)胞系。
DMEM是在MEM培養(yǎng)基的基礎(chǔ)上研制的，與MEM培養(yǎng)基相比，氨基酸的含量增加了2倍，維生素增加了4倍，同時(shí)還增加了非必須氨基酸、微量鐵離子以及丙酮酸鈉。
DMEM培養(yǎng)基最初設(shè)計(jì)為葡萄糖含量1000mg/L的低糖型，后來又發(fā)展出葡萄糖含量為4500mg/L的高糖型，現(xiàn)已廣泛應(yīng)用于各種細(xì)胞的培養(yǎng)。DMEM高糖型普遍應(yīng)用于生長快、粘附性低的細(xì)胞、雜交瘤的骨髓瘤細(xì)胞、克隆細(xì)胞、DNA轉(zhuǎn)染的轉(zhuǎn)化細(xì)胞、原代病毒宿主細(xì)胞、單一細(xì)胞的培養(yǎng)以及疫苗的生產(chǎn)，例如利用CHO細(xì)胞表達(dá)EPO和生產(chǎn)乙肝疫苗。DMEM低糖培養(yǎng)基更適合代謝作用較慢、依賴性貼壁細(xì)胞的培養(yǎng)。
RPMI1640
RPMI1640培養(yǎng)基以研發(fā)地點(diǎn)羅斯韋爾公園紀(jì)念研究所（RoswellParkMemorialInstitute.RPMI）命名，1640為培養(yǎng)基代號(hào)。它是McCoy's5A培養(yǎng)基的改進(jìn)型，使用碳酸氫鹽緩沖系統(tǒng)。RPMI1640培養(yǎng)基最初開發(fā)用于人白血病細(xì)胞的懸浮或單層培養(yǎng)，后來被發(fā)現(xiàn)也適用于多種哺乳動(dòng)物細(xì)胞，包括HeLa、Jurkat、MCF-7、PC-12、PBMC、星形膠質(zhì)細(xì)胞和癌細(xì)胞，尤其適用于懸浮細(xì)胞的培養(yǎng)，是使用最為廣泛的培養(yǎng)基之一。
RPMI1640培養(yǎng)基與其它培養(yǎng)基的區(qū)別在于含有還原型谷胱甘肽和高濃度的維生素。RPMI1640培養(yǎng)基含有EMEM和DMEM中沒有的生物素、維生素B12和對氨基苯甲酸，以及高濃度的氯化膽堿和肌醇。
DMEM/F-12
DMEM/F-12培養(yǎng)基(Dulbecco'sModifiedEagleMedium/NutrientMixtureF-12)是DMEM培養(yǎng)基和Ham'sF–12培養(yǎng)基的1:1混合物，是在DMEM培養(yǎng)基的基礎(chǔ)上，添加F-12培養(yǎng)基中更為豐富的營養(yǎng)成分，含有多種微量元素。
DMEM是在MEM培養(yǎng)基的基礎(chǔ)上研制的，與MEM培養(yǎng)基相比，氨基酸的含量增加了2倍，維生素增加了4倍，同時(shí)還增加了非必須氨基酸、微量鐵離子以及丙酮酸鈉。Ham'sF–12以Ham'sF-10培養(yǎng)基為基礎(chǔ)，顯著提高了膽堿、肌醇、腐胺和幾種氨基酸的濃度。
DMEM/F-12被廣泛用于支持多種哺乳動(dòng)物細(xì)胞的生長，包括MDCK、神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞、成纖維細(xì)胞、人內(nèi)皮細(xì)胞和大鼠的成纖維細(xì)胞等。同時(shí)，DMEM/F12常作為開發(fā)無血清培養(yǎng)基的基礎(chǔ)，也適用于低血清含量下哺乳動(dòng)物細(xì)胞的培養(yǎng)以及克隆密度培養(yǎng)。
MEM(MinimumEssentialMedium)
MEM培養(yǎng)基是一種添加了營養(yǎng)物的極限必需培養(yǎng)基，也稱低必需培養(yǎng)基、最小基本培養(yǎng)基或*Eagle培養(yǎng)基，僅含有12種必需氨基酸、谷氨酰胺和8種維生素。MEM是一種最基礎(chǔ)、常用的培養(yǎng)基，由HarryEagle在Eagle基本培養(yǎng)基（BEM）的基礎(chǔ)上發(fā)展而來。在添加血清后，MEM可用于培養(yǎng)多種單層生長的細(xì)胞，如成纖維細(xì)胞。配方修改后也可用于其他類型細(xì)胞培養(yǎng)。
MEM含NEAA（非必須氨基酸）的培養(yǎng)基，是在MEM培養(yǎng)基的基礎(chǔ)上添加L-丙氨酸、L-谷氨酸、L-天門冬酰胺、L-天門冬氨酸、L-脯氨酸、L-絲氨酸和甘氨酸7種NEAA，能降低細(xì)胞培養(yǎng)時(shí)細(xì)胞自身生產(chǎn)非必須氨基酸的副作用，有效促進(jìn)細(xì)胞增殖代謝。
αMEM在MEM的基礎(chǔ)上又添加了NEAA、丙酮酸鈉、硫酸鋅、VB12、生物素、抗壞血酸等成分，廣泛應(yīng)用于各種哺乳動(dòng)物懸浮和貼壁細(xì)胞的培養(yǎng)。
Ham’sF-12Medium
Ham'sF-12培養(yǎng)基（Ham'sF-12NutrientMixture）是由Ham在1969年以Ham'sF-10復(fù)合營養(yǎng)培養(yǎng)基為基礎(chǔ)設(shè)計(jì)而成的，最初用于CHO細(xì)胞的無血清培養(yǎng)。Ham'sF-12含有一些傳統(tǒng)基礎(chǔ)培養(yǎng)基沒有的成分，如腐胺、胸苷、鋅等，常作為無血清培養(yǎng)的基礎(chǔ)培養(yǎng)液，在低血清含量下時(shí)，特別適合單細(xì)胞培養(yǎng)和克隆化培養(yǎng)，添加血清后也廣泛應(yīng)用于癌細(xì)胞和原代細(xì)胞的培養(yǎng)，如大鼠肝細(xì)胞、大鼠前列腺上皮細(xì)胞、軟骨細(xì)胞、大鼠成肌細(xì)胞、雞胚胎細(xì)胞等。
Ham'sF-12K是Ham'sF-12的Kaighn's改進(jìn)型，在Ham'sF-12的基礎(chǔ)上提高了氨基酸和丙酮酸的濃度，降低了葡萄糖的用量，并修改了鹽的成分和含量。Ham'sF-12K培養(yǎng)基最初設(shè)計(jì)用于培養(yǎng)原代人肝細(xì)胞以及分化的大鼠和雞的細(xì)胞，適用于在無血清的條件下CHO細(xì)胞的單細(xì)胞接種，在添加血清的情況下也適用于一些其他類型的哺乳動(dòng)物細(xì)胞，如軟骨細(xì)胞和大鼠前列腺上皮細(xì)胞。
IMDM
(Iscove’sModificationofDMEM)
IMDM是Guilber和Iscove在1976年設(shè)計(jì)的改良型DMEM培養(yǎng)基，用于培養(yǎng)紅細(xì)胞前體細(xì)胞和巨噬細(xì)胞。IMDM培養(yǎng)基在DMEM培養(yǎng)基的基礎(chǔ)上添加了硒、HEPES、丙酮酸鈉以及額外的氨基酸和維生素，并用硝酸鉀代替了硝酸鐵，營養(yǎng)非常豐富，非常適合于快速增殖，高密度細(xì)胞培養(yǎng)。
IMDM培養(yǎng)基不僅可以培養(yǎng)有特殊營養(yǎng)要求的細(xì)胞（如小鼠B淋巴細(xì)胞，LPS刺激的B細(xì)胞，骨髓造血細(xì)胞，T淋巴細(xì)胞以及各種雜交瘤細(xì)胞），還可以作為一些*的無血清培養(yǎng)基的基礎(chǔ)液。
McCoy’s5A
(IwaketaandGraceModification)
McCoy's5A培養(yǎng)基是一種通用培養(yǎng)基，可支持多種類型的原代細(xì)胞、已建立的細(xì)胞系以及活檢組織中的外植體的繁殖。這種培養(yǎng)
基可支持源自正常骨髓、皮膚、脾臟、腎臟、肺、大鼠胚胎和其他組織的原代哺乳動(dòng)物細(xì)胞的生長。
McCoy's5A培養(yǎng)基的原配方用于滿足Novikoff肝癌細(xì)胞的培養(yǎng)需求，能支持Walker256癌細(xì)胞和多種人及大鼠正常和轉(zhuǎn)化細(xì)胞的無限增殖。McCOY's5A培養(yǎng)基(modified)是由Iwakata和Grace改進(jìn)而來，這個(gè)配方的McCoy's5A培養(yǎng)基中有L-谷氨酰胺，肌醇和葡萄糖的含量更高。
Leibovitz'sL-15
Leibovitz'sL-15培養(yǎng)基的配方中不含用于CO2平衡環(huán)境的碳酸鹽緩沖系統(tǒng)，而是用磷酸鹽、L-精氨酸、L-組氨酸和L-半胱氨酸作為緩沖劑。同時(shí)，用D-半乳糖和丙酮酸鈉代替D-葡萄糖以防止酸性代謝副產(chǎn)物乳酸的形成，有助于維持培養(yǎng)基PH的穩(wěn)定，適用于非CO2平衡環(huán)境的細(xì)胞培養(yǎng)。
Leibovitz'sL-15培養(yǎng)基適用于猴腎細(xì)胞和HEP-2的培養(yǎng)、來源于胚胎或組織的原代細(xì)胞分離、多種病毒的培養(yǎng)以及神經(jīng)元的培養(yǎng)等。
確定了培養(yǎng)基種類之后，還會(huì)遇到培養(yǎng)基有不同配方分型的情況。下面介紹經(jīng)典培養(yǎng)基中不同成分的作用及選擇原則。
D-葡萄糖（D-Glucose）
作用：細(xì)胞生長所需的主要能量來源。
●最初的DMEM中，葡萄糖濃度為1g/L，現(xiàn)在稱其為低糖型DMEM，適合培養(yǎng)代謝作用較慢、依賴性貼壁細(xì)胞的哺乳動(dòng)物細(xì)胞。
●高糖型DMEM中的葡萄糖濃度為4.5g/L，普遍應(yīng)用于生長快、粘附性低的細(xì)胞、雜交瘤的骨髓瘤細(xì)胞、克隆細(xì)胞、DNA轉(zhuǎn)染的轉(zhuǎn)化細(xì)胞、原代病毒宿主細(xì)胞、單一細(xì)胞的培養(yǎng)以及疫苗的生產(chǎn)，例如利用CHO細(xì)胞表達(dá)EPO和生產(chǎn)乙肝疫苗。
●使用無糖培養(yǎng)基的主要目的是，通過控制細(xì)胞的能量來源，研究細(xì)胞的代謝過程或葡萄糖利用效率。
L-谷氨酰胺（L-glutamine）
作用：L-谷氨酰胺是一種氨基酸，細(xì)胞的重要能量來源，參與蛋白質(zhì)的合成，也為合成核酸提供碳源。
存在的問題：
●L-谷氨酰胺不穩(wěn)定，在中性的水溶液中會(huì)自發(fā)降解。
●降解產(chǎn)物氨對細(xì)胞有毒性。
●對氨敏感的細(xì)胞（如干細(xì)胞和原代細(xì)胞等）或培養(yǎng)環(huán)境（高密度反應(yīng)器，無補(bǔ)料的長期培養(yǎng)）不推薦含L-谷氨酰胺的培養(yǎng)基。
解決方案：
●選擇不含谷氨酰胺的培養(yǎng)基，使用前自行添加L-谷氨酰胺。
●選擇穩(wěn)定的谷氨酰胺替代物含L-丙氨酰-L-谷氨酰胺。
丙酮酸鈉（Sodiumpyruvate）
作用：能量來源
●丙酮酸鈉可以作為細(xì)胞培養(yǎng)中的替代碳源
●葡萄糖不足的時(shí)候，細(xì)胞可以代謝丙酮酸鈉
●保證細(xì)胞更好地生長
●非必需組分
HEPES
作用：pH緩沖劑。
●是一種氫離子緩沖劑，其作用不依賴于二氧化碳。
●在一定范圍內(nèi)對細(xì)胞無毒性作用，能較長時(shí)間控制恒定的pH范圍，保證細(xì)胞良好生長。
●部分細(xì)胞對酸堿度的變化非常敏感，建議使用含有HEPES的培養(yǎng)基。
●添加后價(jià)格相對較高，非必需。
酚紅（Phenolred）
作用：pH值指示劑，pH值低時(shí)培養(yǎng)基呈黃色，pH值高時(shí)培養(yǎng)基呈紫色，pH值7.2～7.4時(shí)為紅色，適合細(xì)胞培養(yǎng)。
●在一些無血清培養(yǎng)基的配方中酚紅會(huì)干擾鈉-鉀平衡培養(yǎng)，干細(xì)胞或細(xì)胞克隆時(shí)傾向于不加酚紅。
●酚紅可以模擬固醇類激素的作用（特別是雌激素），在培養(yǎng)雌激素敏感的細(xì)胞（如乳腺組織）時(shí)，建議使用不含酚紅的培養(yǎng)基。
●酚紅的顏色會(huì)對流式細(xì)胞分析產(chǎn)生一定的干擾，不建議使用含酚紅的培養(yǎng)基制備細(xì)胞樣品。
碳酸氫鈉（Sodiumbicarbonate）
作用：pH緩沖劑。
●pH6.8-7.8為細(xì)胞生長的最佳pH條件，多數(shù)培養(yǎng)基利用碳酸氫鈉進(jìn)行緩沖。
●碳酸氫鈉的緩沖需要二氧化碳。高碳酸氫鈉(1.5-3.7g/L)需要5-10%二氧化碳；低碳酸氫鈉(0.35g/L)不需要二氧化碳培養(yǎng)箱。
●干粉培養(yǎng)基需要在配制時(shí)單獨(dú)添加碳酸氫鈉。
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