阅读： 2023/3/20 13:37:57
以下文章来源于Cellcook赛库生物 ，作者赛库生物
细胞培养基是盐、碳水化合物、维生素、氨基酸、代谢前体、生长因子、激素和微量元素的复杂混合物。不同细胞系对这些成分的要求各不相同，因此产生了不同类型的培养基。碳水化合物主要以葡萄糖的形式提供。在某些情况下，用半乳糖代替葡萄糖以减少乳酸的积累，因为半乳糖的代谢速度较慢。其他碳源包括氨基酸(特别是L-谷氨酰胺)和丙酮酸。
除了提供营养物质，培养基还能够维持培养系统中的pH值和渗透压。pH值由1个或多个缓冲系统维持，常见的有：CO?/碳酸氢钠、磷酸盐和HEPES。通常情况下，会在培养基中加入酚红作为pH值指示剂，监测pH值的变化。
常用的培养基
01
MEM培养基
是一种添加了营养物的最低必需培养基，仅含有12种必需氨基酸、L-谷氨酰胺和8种维生素，含糖量为1g/L。MEM是一种最基础、最常用的细胞培养基，主要应用于贴壁细胞的培养，在添加血清后，可用于培养多种单层生长的细胞，如成纤维细胞。修改配方后的a-MEM则可广泛应用于各种哺乳动物悬浮和贴壁细胞培养。
02
DMEM培养基
氨基酸含量是MEM的两倍，维生素含量是MEM的4倍，以及硝酸铁、丙酮酸钠和一些补充氨基酸。此外，DMEM分为低糖型和高糖型，葡萄糖含量分别为1g/L和4.5g/L。（低糖适于依赖性贴壁细胞培养，特别适用于生长速度快、附着性较差的肿瘤细胞培养；高糖更适合高密度悬浮细胞培养，也适用于附着性较差，但又不希望它脱离原来生长点的克隆培养，也可用于杂交瘤中骨髓瘤细胞和DNA转染的转化细胞的培养。）
03
IMDM培养基
用于淋巴细胞和杂交瘤细胞的生长。与DMEM相比，添加了HEPES和硒，硝酸钾取代了硝酸铁，并且含有更多的氨基酸、维生素和无机盐。
04
Ham 's F-12K培养基
用于支持原代细胞的生长和分化。F-12K增加了氨基酸、丙酮酸、生物素、钙、镁、腐胺和酚红的含量。
05
DMEM/F12培养基
DMEM和F12的1:1混合物，能够在低血清条件下支持多种哺乳动物细胞的培养，在此培养基中成功培养的细胞包括：MDCK、神经胶质细胞、成纤维细胞和人内皮细胞等。
06
McCoy’s 5A培养基
广泛用于多种原代细胞及细胞系的培养，如来源于骨髓、皮肤、脾脏、肾脏和肺等组织的哺乳动物原代细胞。
07
RPMI-1640培养基
是在McCoy’5A的基础上进行改良研发出的，最初用于人白血病细胞的悬浮培养，后来发现也适用于HeLa、MCF-7、PC12、外周血单核细胞（B/T淋巴细胞）和星形细胞的培养。RPMI 1640与其它培养基的区别是含有还原型谷胱甘肽和高浓度维生素。此外还含有MEM、DMEM中不含的生物素、维生素B12和对氨基苯。
08
L15培养基
L-15培养基的配方中不含用于CO2平衡环境的碳酸盐缓冲系统, 而是用磷酸盐、L-精氨酸、L-组氨酸和 L-半胱氨酸作为缓冲剂。用半乳糖和丙酮酸钠代替葡萄糖以防止乳酸的形成。可以在无CO2培养箱中进行细胞培养，或者拧紧瓶盖培养。
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CO?与碳酸氢盐离子处于平衡状态，许多培养基利用了这种CO?/碳酸氢盐反应来缓冲培养基的pH值。CO?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CO?，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CO?环境中使用。
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。
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。
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CO?培养箱中即可恢复pH值，颜色变为正常的鲜红色。
转自：“医学科研小坑”微信公众号
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