細胞培養(yǎng)技術(shù)對人類社會的影響是不可估量的。例如，近年來生物學(xué)的進步在很大程度上取決于細胞培養(yǎng)技術(shù)。基于細胞培養(yǎng)的實用技術(shù)已在各個領(lǐng)域得到發(fā)展，包括新藥的功效和毒性評估、疫苗和生物制藥的生產(chǎn)以及輔助生殖技術(shù)。而培養(yǎng)基是細胞培養(yǎng)技術(shù)中最重要的因素，對于從事細胞培養(yǎng)的研究人員來說，選擇適合其目的的適當培養(yǎng)基至關(guān)重要！

 

  現(xiàn)今，經(jīng)典商品化細胞培養(yǎng)基有很多種，其中DMEM、RPMI1640、MEM、DMEM/F12是目前細胞培養(yǎng)使用比較廣泛的培養(yǎng)基。其它如M199、IMDM、L15培養(yǎng)基等也用于某些細胞的培養(yǎng)。接下來上海通蔚生物為大家詳細介紹一下常用的商品化細胞培養(yǎng)基以及常用的細胞完全培養(yǎng)基配置方法，排名不分先后順序。

 

  1.M199細胞培養(yǎng)基

 

  M199培養(yǎng)基，全稱Medium199，即培養(yǎng)基199，由Morgan等人于1950年設(shè)計，最初用于研究雞胚成纖維細胞的營養(yǎng)需求，此培養(yǎng)液必須輔以血清才能支持長期培養(yǎng)?，F(xiàn)在，M199培養(yǎng)基被廣泛應(yīng)用于各種動物細胞的培養(yǎng)，包括一些非哺乳類動物細胞，以及病毒學(xué)、疫苗生產(chǎn)，以及大鼠胰腺上皮細胞和小鼠晶狀體組織的培養(yǎng)。M199培養(yǎng)基含有其他基礎(chǔ)培養(yǎng)基中沒有的成分，例如腺嘌呤、腺苷、次黃嘌呤、胸腺嘧啶等。M199培養(yǎng)基存在兩種平衡鹽成分，Earle's鹽成分適用于含CO2環(huán)境，而Hank's鹽成分適用于無CO2環(huán)境。

 

  2.BME細胞培養(yǎng)基

 

  BME（BasalMediumEagle，基礎(chǔ)Eagle培養(yǎng)基）是一種基礎(chǔ)培養(yǎng)基。他是由HarryEagle在1955年開發(fā)的，成分主要是BSS＋12種氨基酸＋谷氨酰胺＋8種維生素，由于其成分簡單，不適合培養(yǎng)需要多種成分的細胞，但是他具有簡單、易于添加和廣泛適用等特點適用于多種傳代細胞培養(yǎng)，但不局限哺乳動物細胞系（如HeLa細胞、L細胞等）。BME是許多其他培養(yǎng)基的基礎(chǔ)，有MEM、DMEM、IMDM等。

 

  3.MEM細胞培養(yǎng)基

 

  MEM（MinimumEssentialMedium，最小必需培養(yǎng)基）。它是由HarryEagle在1959年在基礎(chǔ)Eagle培養(yǎng)基改良的產(chǎn)物，它針對性地提高了BME的氨基酸濃度，使其達到BME的兩倍，并添加了一些BME中沒有的必需氨基酸，例如谷氨酰胺。同時，MEM培養(yǎng)基將賴氨酸和生物素的濃度降低，使其成為一種“低限量”的培養(yǎng)基。它具有單層生長、高壓滅菌品種，適用廣泛特點。MEM培養(yǎng)基常用于培養(yǎng)成纖維細胞、上皮細胞、內(nèi)皮細胞等貼壁細胞，也適用于一些懸浮細胞的培養(yǎng)，例如：一些淋巴細胞、白血病細胞等。但缺點是營養(yǎng)成分相對較少，針對生產(chǎn)之特定細胞培養(yǎng)與表達時，并不一定是使用效果最佳或者最經(jīng)濟的培養(yǎng)基。

 

  4.DMEM細胞培養(yǎng)基

 

  DMEM(Dulbecco'sModifiedEagle'sMedia)是由杜爾貝克（Dulbecco）1959年在Eagle基礎(chǔ)培養(yǎng)基(MEM)上改良而成的。改良后，DMEM氨基酸和維生素的濃度提高了一倍，并補充了一些非必需氨基酸，例如甘氨酸和絲氨酸，以及鐵和丙酮酸，以滿足更多細胞的生長需求。DMEM最初是為了培養(yǎng)小鼠成纖維細胞而設(shè)計的，后來被廣泛應(yīng)用于各種細胞系的培養(yǎng)，包括腫瘤細胞。

 

  為了適應(yīng)營養(yǎng)需求高的細胞，DMEM的葡萄糖濃度可以增加到4.5g/L(約25mmol/L)。DMEM培養(yǎng)基通常分為高糖型(4.5g/L)和低糖型(1g/L)兩種。為了更好地緩沖培養(yǎng)基的pH值，DMEM中的碳酸氫鈉濃度通常增加一倍，并通常在10%CO2條件下使用，以保證培養(yǎng)基的pH值穩(wěn)定在7.2-7.4之間。

 

  DMEM培養(yǎng)基是許多貼壁細胞系的優(yōu)選培養(yǎng)基。根據(jù)葡萄糖含量的高低，DMEM培養(yǎng)基一般可以區(qū)分為高糖型(4500mg/L)和低糖型(1000mg/L)兩種。高糖型DMEM培養(yǎng)基有利于細胞貼壁生長，更適合生長迅速、貼壁性較弱的腫瘤細胞。單抗細胞融合時，通常會選擇低糖型DMEM培養(yǎng)基，因為高糖型DMEM培養(yǎng)基會加速細胞生長，不利于融合細胞的染色體穩(wěn)定。

 

  5.McCoy5A培養(yǎng)基

 

  McCoy's5A培養(yǎng)基是由McCoy在1959年為肉瘤細胞設(shè)計的，是改良自BasalMedium5A的一種培養(yǎng)基。它包含還原型谷胱甘肽、細菌蛋白胨以及高濃度的葡萄糖，并進行了其他成分的調(diào)整和添加，使其能夠支持多種類型的原代細胞的培養(yǎng)，例如骨髓、皮膚、牙齦、腎、脾、肺、大鼠胚胎、網(wǎng)膜等。此外，McCoy's5A培養(yǎng)基還用于組織活檢培養(yǎng)、細胞建系，以及一些淋巴細胞和較難培養(yǎng)的細胞的培養(yǎng)，包括Jensen大鼠肉瘤成纖維細胞。

 

  6.HamF10細胞培養(yǎng)基

 

  HamF10細胞培養(yǎng)基是由 RichardG.Ham于1963年設(shè)計，最初是為了培養(yǎng) 中國倉鼠卵巢細胞(CHO細胞) 而設(shè)計的，目的是在低血清濃度下實現(xiàn)CHO細胞的克隆化培養(yǎng)。Ham'sF12是第一個能夠在無血清條件下支持單個CHO細胞克隆生長的培養(yǎng)基。它通過添加三種純化血清蛋白（血清白蛋白、轉(zhuǎn)鐵蛋白和胰島素）代替血清，并詳細研究氨基酸和微量元素的種類和濃度，實現(xiàn)了這一目標。它包含了13種微量元素，包括銅和鋅，這在當時其他培養(yǎng)基中并不常見。與添加血清的培養(yǎng)基相比，CHO細胞在Ham'sF12培養(yǎng)基中的增殖能力較差。此外，培養(yǎng)除CHO以外的其他細胞系，例如某些哺乳動物細胞的克隆化培養(yǎng)，可能需要添加血清。F10適用于倉鼠、人二倍體細胞，某些哺乳動物細胞的克隆化培養(yǎng),特適于羊水細胞培養(yǎng)。

 

  7.RPMI-1640細胞培養(yǎng)基

 

  RPMI-1640培養(yǎng)基是在1967年由RoswellParkMemorialInstitute(RPMI)研制，主要研發(fā)人員是GeorgeE.Moore和HenryR.Hsiung。最初是為淋巴細胞設(shè)計，含BSS＋21種氨基酸＋維生素11種等?，F(xiàn)今，RPMI-1640培養(yǎng)基現(xiàn)在已經(jīng)被廣泛用于培養(yǎng)其他類型的細胞，例如哺乳動物細胞、特殊造血細胞、雜交瘤細胞等。

 

  8.L15細胞培養(yǎng)基

 

  L-15培養(yǎng)基是由Moore等人在1967年設(shè)計的。最初是為了為培養(yǎng) 快速增殖的腫瘤細胞 而設(shè)計的，L-15培養(yǎng)基的主要目的，是在沒有CO2的環(huán)境下，培養(yǎng)快速增殖的腫瘤細胞。它采用磷酸鹽緩沖體系，并用半乳糖替代了葡萄糖，以適應(yīng)無CO2環(huán)境的特點。

 

  9.IMDM細胞培養(yǎng)基

 

  Iscove在1976年對Dulbecco'sMedium進行改良，創(chuàng)造了Iscove'sMedium，最初用于培養(yǎng)骨髓細胞，特別是紅細胞和巨噬細胞前體。補充了DMEM中不存在的幾種非必需氨基酸和維生素（氰鈷胺和生物素）以及額外的亞硒酸鹽、丙酮酸鹽和HEPES。添加了轉(zhuǎn)鐵蛋白、牛血清白蛋白和大豆脂質(zhì)作為血清替代品。IMDM具有高濃度的氨基酸和維生素，適用于高密度培養(yǎng)和快速增殖細胞的培養(yǎng)

 

  10.DMEM/F-12細胞培養(yǎng)基

 

  DMEM/F-12培養(yǎng)基是由營養(yǎng)豐富的DMEM培養(yǎng)基和成分豐富的Ham'sF12培養(yǎng)基以1:1的比例混合而成。它結(jié)合了兩種培養(yǎng)基的優(yōu)點，能夠提供更豐富的營養(yǎng)成分，也更適合在低血清或無血清的條件下培養(yǎng)細胞，因此可以滿足多種細胞類型的要求，例如原代培養(yǎng)及更難養(yǎng)的細胞系的培養(yǎng)。DMEM/F-12是常用的無血清培養(yǎng)基。

 

  如何選擇培養(yǎng)基

 

  至于選擇哪種培養(yǎng)基沒有明確標準，下面為大家列出一些建議僅供參考：

 

  查閱參考文獻和細胞庫信息：建立某種細胞株所用的培養(yǎng)基應(yīng)該是培養(yǎng)這種細胞的首選。可以查閱參考文獻，或在購買細胞株時咨詢。

 

  參考其他實驗室的經(jīng)驗：其他實驗室慣用的培養(yǎng)基不妨一試，因為許多培養(yǎng)基可以適合多種細胞。但是，使用其他實驗室的培養(yǎng)基時，需要謹慎，因為不同實驗室的培養(yǎng)條件可能存在差異，例如血清批次、培養(yǎng)基成分等，可能會影響實驗結(jié)果。

 

  根據(jù)細胞株特點和實驗需求選擇：根據(jù)細胞株的特點和實驗的需要來選擇培養(yǎng)基。例如，小鼠細胞株多選RPMI1640。此外，還需要考慮以下因素：

 

  (1.人類細胞株:常用DMEM、RPMI1640、MEM等

 

  (2.昆蟲細胞:常用Grace's培養(yǎng)基

 

  (3.植物細胞:常用MS培養(yǎng)基

 

  (4.克隆化培養(yǎng):選擇支持細胞克隆生長的培養(yǎng)基，例如Ham'sF10、DMEM/F-12等。

 

  (5.高密度培養(yǎng):選擇能夠支持高密度細胞生長的培養(yǎng)基，例如IMDM等。

 

  (6.無血清培養(yǎng):選擇能夠支持無血清條件下細胞生長的培養(yǎng)基，例如DMEM/F-12等。

 

  (7.比較不同培養(yǎng)基的效果：用多種培養(yǎng)基培養(yǎng)目的細胞，觀察其生長狀態(tài)，可以用生長曲線、集落形成率等指標判斷，根據(jù)實驗結(jié)果選擇最佳培養(yǎng)基。這是最客觀的方法，但比較繁瑣。除了生長曲線和集落形成率外，還可以用細胞形態(tài)、代謝活性、蛋白表達水平等指標來判斷細胞在不同培養(yǎng)基中的生長狀態(tài)。在比較不同培養(yǎng)基的效果時，要保持其他條件一致，例如血清濃度、培養(yǎng)溫度、培養(yǎng)時間等。

 

  最后關(guān)于EDTA

 

  細胞培養(yǎng)液中通常不含有EDTA，因為EDTA會螯合Ca2+和Mg2+，而這些離子是細胞貼壁和正常生長所必須的。

 

  而消化細胞用的胰酶中一般含有EDTA，目的是螯合掉培養(yǎng)基中的Ca2+和Mg2+，防止它們抑制胰酶的活性，從而使胰酶能夠正常發(fā)揮作用，將細胞消化下來。

   參考文獻：Yao T, Asayama Y. Animal‐cell culture media: History, characteristics, and current issues. Reprod Med Biol. 2017;16:99–117. https://doi.org/10.1002/rmb2.12024