細胞培養基選擇:從基礎到超越
如今的細胞培養基選擇範圍廣泛且可變,可以滿足最挑剔的細胞類型。好消息:最常用的細胞培養基通常適合最常用的細胞系。以下是一些常見的細胞培養基配方,以及有關培養基選擇和補充劑的專家建議。
培養基成分的選擇最終取決於細胞類型,但大多數培養基包含細胞所需的基本成分——氨基酸、維生素、葡萄糖/碳水化合物源、無機鹽——以及緩沖劑,通常還包括pH 指示劑染料。含有不同比例的這些成分的常見基礎培養基包括最低必需培養基 (MEM)、Dulbecco’s Modified Eagle’s Medium (DMEM) 和 Roswell Park Memorial Institute-1640 (RPMI-1640)。
Proteintech Group 產品經理 Sreethu Sankar 指出,“最常用的培養基配方是 DMEM 和 RPMI-1640,因為 ATCC 銷售的大多數細胞都建議在這些培養基中生長。” 此類培養基用於培養哺乳動物和其他細胞類型,並添加可能包括蛋白質、脂質、微量元素、抗生素和血清的補充劑。
這些通用培養基廣泛可用,並且通過適當的補充與大多數細胞類型兼容。滿足特定需求的更複雜的培養基可能包括其他因子,例如丙酮酸鹽、抗壞血酸、硝酸鉀或微量元素(例如硒),以及其他氨基酸、維生素和無機鹽。例子包括 Iscove’s Modified Dulbecco’s Medium (IMDM)、Ham’s F-10、Ham’s F-12 和 McCoy’s 5A 培養基。“經典培養基配方適用於各種常見的實驗室細胞系和應用,”康寧生命科學高級生物工藝應用科學家 Ann Rossi Bilodeau 說。“在測試培養基時,MEM 和 RPMI-1640 分別是貼壁細胞和懸浮細胞的良好起點。” 然而,每種細胞類型都有自己的要求,
大多數在基礎培養基中生長的細胞類型都需要補充血清,這是一種來自動物血液的蛋白質和其他因子的不明確混合物。然而,血清可能會給培養物帶來污染,並導致實驗變異。Bilodeau 解釋道:“雖然血清替代品可以降低變異性和污染風險,但使用含血清培養基很難實現生長因子、激素、附著蛋白和未定義元素的相同補充,從而有助於體外細胞更快的生長速度。”。因此,細胞生物學家對無血清和低血清培養條件越來越感興趣。
無動物成分培養基產品越來越多地用於臨床研究和應用。FUJIFILM Irvine Scientific 最常見的培養基,如其整個BalanCD 產品線,旨在“支持生物治療藥物的大規模商業化,同時也適合早期培養開發,主要是支持新藥物候選物的發現並支持研究生物治療的研究人員”機製或細胞生物學,”FUJIFILM Irvine Scientific 工藝科學研發總監 Tom Fletcher 說道。“因為我們使用流行的工程短語“以終為始”進行操作,所以我們嘗試使我們的介質的使用盡可能簡單,因此從早期開發到規模化的過渡是無縫的。”
不同階段的媒體
無論處於什麼培養階段,無論是播種、擴增、分裂還是收穫,許多類型的細胞都能在一種類型的培養基中茁壯成長。其他細胞類型可能需要修改或補充其標準培養基以進行重要的培養步驟。Bilodeau 說:“例如,在瞬時轉染後的前 24 小時內去除血清,或者在多能幹細胞傳代培養過程中添加 Rho 相關的捲曲螺旋蛋白激酶 (ROCK) 抑製劑。” “還有其他應用可能需要完全不同的培養基來誘導或維持特定的生理學,例如多能幹細胞的多譜系分化。”
儘管文化發展的不同階段可能需要不同的培養基,但使用盡可能少的配方也有好處。減少更換培養基的需要也意味著減少對細胞的處理,從而減少引入污染或錯誤的機會。“理想的情況是所有階段都使用相同的媒體,但也有專用媒體的情況,”弗萊徹說。“例如,一些研究人員使用強化工藝從他們的設備和材料中獲得盡可能多的資源,因此我們開發了營養豐富的飼料配方,支持強化生物加工。”
專業媒體和附加內容
Bilodeau 指出,在滿足細胞生長要求後,指導介質選擇的因素應包括您的研究目標和任何下游分析要求。“例如,培養基配方通常是為了誘導或維持原代細胞、3D 細胞培養和疾病建模應用的特定細胞生理學而定制的,”她說。在某些情況下,需要向培養基中添加特定物質以維持細胞類型。“除了基礎培養基之外,決定性成分還包括生長因子和其他促進細胞生長和分化的添加劑,”桑卡說。“例如,幹細胞需要鹼性成纖維細胞生長因子才能保持其未分化狀態。”
人們對 3D 類器官培養物作為藥物測試和疾病研究中人體組織模型的興趣也見證了專門培養基配方的發展。“大量[研究]正在研究配製用於 3D 類器官分化和冷凍保存的培養基,”Sankar 說。“在冷凍 3D 類器官時,冷凍保護劑與血清/培養基的比例至關重要,因為該比例的變化會影響類器官的結構和活力。”
用於懸浮細胞培養的實驗室也出現了更多工具。目前,FUJIFILM Irvine Scientific 正在開髮用於這些培養物的培養基,這與通常需要更多處理的貼壁細胞和原代細胞相反。Fletcher 說:“我們開發了適用於 HEK293 或 CHO 細胞的 BalanCD 產品線的配方,這些配方需要更少的處理,更容易管理和控制,從而更容易擴展。” 當今的常見細胞類型將在現有的介質中蓬勃發展,並且專門應用的選項列表也在不斷增長。
文章作者-Caitlin Smith
凱特琳·史密斯 (Caitlin Smith) 擁有里德學院生物學學士學位、賓夕法尼亞大學博士學位。獲得耶魯大學神經科學博士學位,並在 Vollum 研究所完成博士後工作。