早期细胞培养曾主要采用天然培养基,即一些组织提取物或体液,因为这些来源自体内,其各种参数与体内环境相似。例如,美国科学家Ross Granville Harrison曾利用悬滴法,将青蛙胚胎的神经细胞悬置在青蛙淋巴液中,以完成短期培养和观察。
但显然这样的培养基批量制备的难度大,且无法做到批次稳定,随着细胞培养研究进入第二个历史阶段,一批可在体外增殖的细胞系被建立起来后,质量更稳定、生产效率更高的培养基需求就越来越高了。
此时,就出现了化学成分明确的培养基,例如MEM,一种由细胞生长所需要的最基础必须的、稳定的数种化学成分按照一定比例配制而成,再在使用前,往里面添加一些不稳定其他必要成分,例如血清、特定的氨基酸等,以此来支持细胞生长和增殖。
而随着细胞培养技术的成熟,对其研究的要求越来越高,越来越多种类的培养基相继问世,甚至有不少培养基就是为了培养某种特定细胞而设计的。这些培养基的最终演化方向就是要尽可能的高度集成化,尽可能降低那些不可控因素,例如血清。
工业化的细胞生产中,就常用到无血清培养基,因为血清本身来自动物,而动物血清的批次差异是必然存在的,这对那些需要高度稳定的工业化生产来说是不可控的质量风险。
目前,商品化的培养基有很多种,其成分配方也是公开且标准化的,这些培养基又以DMEM、MEM和RPMI1640的应用最为广泛。
MEM,也叫低限量必须培养基,是从基础培养基BME发展而来的,它仅仅含有必须氨基酸、水溶性维生素、无机盐。
DMEM是一种改良型的BME培养基,其氨基酸的浓度是MEM的2倍,维生素浓度是MEM的4倍,用于缓冲pH的盐离子例如碳酸氢根离子的浓度也更多,DMEM最初设计初衷是为了小鼠成纤维细胞的培养。
RPMI1640是为淋巴样细胞的培养而设计的,其成分里缺乏钙离子,当然,拿RPMI1640培养贴壁细胞也不是不行,只是其更适合悬浮生长的细胞。
F12培养基的营养成分种类比DMEM要多,但其营养成分的浓度比较低,适合克隆化的培养,DMEM则比较适合高细胞密度、大量增殖细胞的培养需求。
M199培养基则是一种含有丰富、全面维生素的改良型培养基,除了水溶性维生素外,也同时包括了所有的脂溶性维生素。
在培养细胞时,我们无需刻意记住或背诵培养基的特点,只需对其有一个大致了解即可。如果你正在培养细胞系,通常可以延续前人或前辈使用的培养条件;而购买商业化细胞时,则需按照企业提供的培养条件进行培养即可。因此,不必过分担心培养基的细节,因为建立在过去经验或厂家建议上的培养方法通常是行之有效的。
下面提供一份不同细胞的建议培养基和血清列表。资料来自科学出版社的《动物细胞培养》。
选择合适的培养基 | ||
细胞或细胞系 | 培养基 | 血清 |
3T3细胞 | MEM, DMEM | CS |
鸡胚成纤维细胞 | Eagle's MEM | CS |
中国仓鼠卵巢细胞(CHO) | Eagle's MEM, Ham's F12 | CS |
软骨细胞 | Ham's F12 | FB |
连续细胞系 | Eagle's MEM,DMEM | CS |
内皮细胞 | DMEM, M199, MEM | CS |
成纤维细胞 | Eagles MEM | CS |
神经胶质细胞 | MEM, DMEM/F12 | FB |
神经胶质瘤 | MEM, DMEM/F12 | FB |
HeLa细胞 | Eagle's MEM | CS |
造 血细胞 | RPMI1640, a-MEM | FB |
人二倍体成纤维细胞 | Eagle's MEM | CS |
人白血病细胞 | RPMI1640 | FB |
人肿瘤细胞 | DMEM/F12, L15,RPMI1640 | FB |
角质形成细胞 | MEM | FB |
L细胞(L929,LS) | Eagle's MEM | CS |
成 淋巴细胞系(人) | RPMI1640 | FB |
乳腺上皮细胞 | DMEM/F12, RPMI1640 | FB |
MDCK狗肾上皮细胞 | DMEM, DMEM/F12 | FB |
黑素细胞 | M199 | FB |
黑色素瘤 | DMEM, MEM, DMEM/F12 | FB |
小鼠胚胎成纤维细胞 | Eagle's MEM | CS |
小鼠白血病细胞 | Fisher's, RPMI1640 | FB, HoS |
小鼠红白血病细胞 | DMEM/F12, RPMI1640 | FB, HoS |
小鼠骨髓瘤 | DMEM, RPMI1640 | FB |
小鼠成神经细胞瘤 | DMEM, DMEM/F12 |
FB |
神经元 | DMEM | FB |
NRK大鼠肾成纤维细胞 | MEM, DMEM | CS |
大鼠最小变异肝癌细胞(HTC,MDH) | Swim's S77, DMEM/F12 | FB |
骨骼肌细胞 | DMEM, F12 | FB, HoS |
叙利亚仓鼠卵巢细胞(如BHK21) | MEM, GMEM, DMEM | CS |
注:见表9.5无血清培养基的选择;CS=小牛血清;FB=胎牛血清;HoS=马血清。SF12,为Ham'sF12加上Eagle's所含的必需氨基酸,非必需氨基酸与DMEM相同,可用100x储存液(参见附录II)。有关培养基选择的进一步说明见Barnes等(1984a,1984b,1984c,1984d)和Mather(1998) |
更多相关信息查看:DMEM、1640、MEM:解析不同培养基的差异与特点