細(xì)胞培養(yǎng)基本概念
細(xì)胞培養(yǎng)是指從體內(nèi)組織取出細(xì)胞在體外模擬體內(nèi)環(huán)境下,使其生長(zhǎng)繁殖,并維持其結(jié)構(gòu)和功能的一種培養(yǎng)技術(shù)。細(xì)胞培養(yǎng)的培養(yǎng)物可以是單個(gè)細(xì)胞,也可以是細(xì)胞群。
細(xì)胞培養(yǎng)目的與用途
1、科學(xué)研究:藥物研究開(kāi)發(fā)與基礎(chǔ)研究藥物研究與開(kāi)發(fā)
(1) 新藥篩選:如化學(xué)合成藥物藥效研究、中藥有效成分篩選與鑒定等。
(2) 疫苗研究與開(kāi)發(fā):如病毒性疫苗的研究與開(kāi)發(fā)(肝炎病毒疫苗、艾滋病疫苗等)、腫瘤疫苗(多肽疫苗)等。
(3) 基因工程藥物研究與開(kāi)發(fā):如干擾素研究與開(kāi)發(fā),細(xì)胞生長(zhǎng)因子研究與開(kāi)發(fā)等。
(4) 細(xì)胞工程藥物研究與開(kāi)發(fā):生物活性多肽研究與開(kāi)發(fā),人參皂甙、等生物活性成分研究與開(kāi)發(fā)。
(5) 單克隆抗體制備:包括診斷用單克隆抗體,治療用單克隆抗體。
基礎(chǔ)研究
(1) 藥物作用機(jī)理
(2) 基因功能
(3) 疾病發(fā)生機(jī)理
2、 生物制藥
(1) 疫苗生產(chǎn):如病毒性疫苗(肝炎病毒疫苗、艾滋病疫苗等)、腫瘤疫苗(多肽疫苗)等。
(2) 基因工程藥物生產(chǎn):如在臨床醫(yī)學(xué)中具有治療價(jià)值的一些細(xì)胞生長(zhǎng)因子如干擾素、粒細(xì)胞生長(zhǎng)因子、等
(3) 診斷用和藥用單克隆抗體生產(chǎn)
(4) 細(xì)胞工程藥物生產(chǎn):生物細(xì)胞內(nèi)的一些生物活性多肽,生物活性物質(zhì)等細(xì)胞培養(yǎng)基本條件
1、合適的細(xì)胞培養(yǎng)基
合適的細(xì)胞培養(yǎng)基是體外細(xì)胞生長(zhǎng)增殖的zui重要的條件之一,培養(yǎng)基不僅提供細(xì)胞營(yíng)養(yǎng)和促使細(xì)胞生長(zhǎng)增殖的基礎(chǔ)物質(zhì),而且還提供培養(yǎng)細(xì)胞生長(zhǎng)和繁殖的生存環(huán)境。
2、血清
目前,大多數(shù)合成培養(yǎng)基都需要添加血清。血清是細(xì)胞培養(yǎng)液中zui重要的成分之一,含有細(xì)胞生長(zhǎng)所需的多種生長(zhǎng)因子及其它營(yíng)養(yǎng)成分。
3、無(wú)菌無(wú)毒細(xì)胞培養(yǎng)環(huán)境
無(wú)菌無(wú)毒的操作環(huán)境和培養(yǎng)環(huán)境是保證細(xì)胞在體外培養(yǎng)成功的首要條件。在體外培養(yǎng)的細(xì)胞由于缺乏對(duì)微生物和有毒物的防御能力,一旦被微生物或有毒物質(zhì)污染,或者自身代謝物質(zhì)積累,可導(dǎo)致細(xì)胞中毒死亡。因此,在體外培養(yǎng)細(xì)胞時(shí),必須保持細(xì)胞生存環(huán)境無(wú)菌無(wú)毒,及時(shí)清除細(xì)胞代謝產(chǎn)物。
4、恒定的細(xì)胞生長(zhǎng)溫度
維持培養(yǎng)細(xì)胞旺盛生長(zhǎng),必須有恒定適宜的溫度。
5、合適的氣體環(huán)境
氣體是哺乳動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)生存必需條件之一,所需氣體主要有氧氣和二氧化碳。
細(xì)胞培養(yǎng)基種類與基本成分細(xì)胞培養(yǎng)基的種類很多,按其來(lái)源分為合成培養(yǎng)基和天然培養(yǎng)基(目前使用的培養(yǎng)基絕大部分是合成培養(yǎng)基),按其物質(zhì)狀態(tài)分為干粉培養(yǎng)基和液體培養(yǎng)基兩類。干粉培養(yǎng)基需由實(shí)驗(yàn)者自己配制并滅菌,液體培養(yǎng)基由專業(yè)商家提供,用戶可直接使用,非常方便。
每種細(xì)胞都有其合適的培養(yǎng)基,詳見(jiàn)附表1。
1、合成培養(yǎng)基的主要成分有:氨基酸、碳水化合物、無(wú)機(jī)鹽、維生素及其它輔助物質(zhì)
氨基酸
氨基酸是組成蛋白質(zhì)的基本單位。不同種類的細(xì)胞對(duì)氨基酸的要求各異,但有幾種氨基酸細(xì)胞自身不能合成,必須依靠培養(yǎng)液提供,這幾種氨基酸稱為必需氨基酸。其中是細(xì)胞合成核酸和蛋白質(zhì)必需的氨基酸,在缺少時(shí),細(xì)胞生長(zhǎng)不良而死亡。
因此,各種培養(yǎng)液中都有較大量的。但是,由于在溶液中很不穩(wěn)定,應(yīng)置于-20℃冰箱中保存,在使用前加入培養(yǎng)液內(nèi)。已含的培養(yǎng)液在4℃冰箱中儲(chǔ)存2 周以上時(shí),還應(yīng)重新加入原來(lái)量的。
碳水化合物
碳水化合物是細(xì)胞生長(zhǎng)主要能量來(lái)源,其中有的是合成蛋白質(zhì)和核酸的成分。主要有葡萄糖、核糖、脫氧核糖、丙酮酸鈉和醋酸等。
無(wú)機(jī)鹽
培養(yǎng)液中無(wú)機(jī)鹽的主要功能是幫助細(xì)胞維持滲透壓平衡。此外,通過(guò)提供鈉,鉀和鈣離子,幫助細(xì)胞調(diào)節(jié)細(xì)胞膜功能。培養(yǎng)液的滲透壓是一個(gè)非常重要的因素, 細(xì)胞通常可耐受260mOsm/kg −320 mOsm/kg。標(biāo)準(zhǔn)培養(yǎng)液的滲透壓在此范圍內(nèi)波動(dòng)。特別注意:向培養(yǎng)液中加入其它物質(zhì)有可能會(huì)明顯改變培養(yǎng)液的滲透壓,特別是溶于強(qiáng)酸或強(qiáng)堿中的物質(zhì)。向培養(yǎng)液中添加HEPES 時(shí)需按以下方法調(diào)節(jié)鈉離子濃度。
緩沖系統(tǒng)
大多數(shù)細(xì)胞所需pH 在 7.2 - 7.4。但是,細(xì)胞培養(yǎng)zui適pH 值隨培養(yǎng)的細(xì)胞種類不同而不同。成纖維細(xì)胞喜歡較高pH (7.4 - 7.7), 而傳代轉(zhuǎn)化細(xì)胞系則需要偏酸pH (7.0 - 7.4)。由于多數(shù)培養(yǎng)液靠(NaHCO3)與CO2 體系進(jìn)行緩沖,因此,氣相中的CO2 濃度應(yīng)與培養(yǎng)液中濃度相平衡。如果氣相或培養(yǎng)箱空氣中CO2 濃度設(shè)定在5%,培養(yǎng)液中NaHCO3 的加入量為1.97g/L;如果CO2 濃度維持在10%,培養(yǎng)液中NaHCO3 的加入量為3.95g/L。細(xì)胞培養(yǎng)瓶蓋不應(yīng)擰得太緊,以保證氣體交換。
HEPES 是一種非離子緩沖液,在pH 7.2 - 7.4 范圍內(nèi)具有較好的緩沖能力,但是非
常昂貴,在高濃度時(shí)對(duì)一些細(xì)胞可能有毒。HEPES 緩沖液可與低水平的碳酸鈉(0.34g/L)共用,以抵消因額外加入HEPES 引起的滲透壓增加。在這種培養(yǎng)條件下,細(xì)胞培養(yǎng)瓶的蓋子應(yīng)擰緊,以防止培養(yǎng)液中所需的少量碳酸鹽散入空氣中。大多數(shù)培養(yǎng)液中含有酚紅作為pH 指示劑,酸性培養(yǎng)液呈橙黃色,堿性培養(yǎng)液呈深紅色。