小白必看！细胞培养基基础知识及常见问题解答

  什么是细胞培养基？细胞培养基是生命科学的主要技术之一。它是从生物体内取出细胞或者组织，将放入有利于其生存/或增值人工环境中进行培养物培养的介质。细胞培养基由氨基酸、维生素、无机盐、葡萄糖和血清组成，血清是生长因子、激素和附着因子的来源。除了营养物质外，培养基还有助于维持pH值和渗透压。

  细胞培养基种类非常多，不同种类细胞、微生物和细胞对培养基要求也不同。了解细胞培养基的种类，对于实验结果和研究进展具有非常重要的影响。

  细胞培养基种类

  细胞培养基根据种类可以分为天然培养基和人工培养基，接下来我们一起了解下它们之间优缺点。

  天然培养基

  天然细胞培养基是人们早期采用的细胞培养基，直接取自于动物组织提取液或体液，如血浆凝块、血清、淋巴液等，营养价值高，但成分复杂，差异大、不稳定，来源也受到限制。

  人工培养基

  人工培养基是通过添加营养物质（有机和无机）、维生素、盐、O2和CO2气相、血清蛋白、碳水化合物、辅因子来制备的。人工培养基稳定，可重复性高，可控，可根据需求调整。人工培养基按分类可分为：

  含血清培养基

  胎牛血清是细胞培养基常见的补充剂。胎牛血清为细胞培养物提供了营养物质、激素和生长因子、蛋白酶抑制剂提供载体或螯合剂，并结合和中和有毒部分。

  无血清培养基

  虽然血清作为细胞培养基的主要添加剂，有许多优点。但是胎牛血清争议问题，目前已开发出多种无血清培养基。这些培养基通常是为支持单一细胞类型的培养而专门配制的，例如ThermoFisherScientific的Knockout血清替代品和KnockoutDMEM培养基，以及StemCellTechnologies的mTESR培养基[1]，用于干细胞[2]，并加入定量的纯化生长因子、脂蛋白和其他蛋白质，而这些蛋白质通常由血清提供[3]。

  化学成分明确的培养基

  这些培养基含有无污染的超纯无机和有机成分，也可能含有纯蛋白质添加剂，如生长因子[4]。它们的成分是通过基因工程在细菌或酵母中产生的，并添加了维生素、胆固醇、特定氨基酸和脂肪酸[5]。

  无蛋白培养基

  无蛋白培养基不含任何蛋白质，仅含有非蛋白质成分。与补充血清的培养基相比，使用无蛋白培养基可促进细胞生长和蛋白质表达，并有助于任何表达产物的下游纯化[11-13]。MEM、RPMI-1640等配方不含蛋白质，必要时可提供蛋白质补充剂。

  细胞培养基常见的问题

  问题1：细胞培养基中出现沉淀，还能继续使用吗？

  解答：细胞培养基出现沉淀是比较常见的问题，需要根据具体情况判断：

  如果沉淀较少，且培养基颜色和透明度没有明显变化：可以将培养基轻轻摇晃使其混合均匀后继续使用。

  如果沉淀较多，或培养基颜色、透明度发生明显变化：建议弃用该培养基，并排查原因，例如：

  培养基过期:检查培养基的保质期，过期培养基成分可能发生变化。

  储存不当:培养基应避光低温保存，避免反复冻融。

  配制问题:配制培养基时，试剂溶解不充分、pH值不准确等都可能导致沉淀。

  问题2：细胞生长缓慢，怀疑是培养基的问题，应该如何排查？

  解答：细胞生长缓慢的原因有很多，除了培养基，还包括细胞状态、操作等因素。可以从以下方面排查培养基问题：

  营养成分是否充足：不同细胞类型对营养需求不同，确认使用的培养基是否适合该细胞类型。

  是否存在生长抑制物质：例如，培养基pH值过低或过高、渗透压不适宜等。

  培养基是否被污染：观察培养基颜色、透明度，是否存在浑浊、异味等现象。

  问题3：为什么要定期更换细胞培养基？

  解答：定期更换培养基是为了给细胞提供最佳的生长环境：

  补充营养物质：细胞在生长过程中会消耗培养基中的营养物质，定期更换可以及时补充。

  去除代谢废物：细胞代谢会产生乳酸等废物，积累过多会抑制细胞生长，甚至导致细胞死亡。

  维持pH值：细胞代谢会使培养基pH值发生变化，定期更换可以维持pH值的稳定。

  问题4：无血清培养基和含血清培养基有什么区别？如何选择？

  解答：

  含血清培养基:添加了血清（如胎牛血清），成分复杂但营养丰富，操作简便，但批次间差异大，存在污染风险。

  无血清培养基:不含血清，成分明确，批次间差异小，安全性高，但需要根据细胞类型进行优化，操作更复杂。

  选择建议：

  基础研究、大规模细胞培养:可以选择含血清培养基。

  对实验结果稳定性要求高、需要排除动物源性成分干扰、进行特定细胞功能研究、或出于伦理考虑：可以选择无血清培养基。

  问题5：如何正确储存和解冻细胞培养基？

  解答：

  储存:

•   避光保存于2-8℃冰箱中。
• 
  
•   避免反复冻融。
• 
  
•   部分培养基需要-20℃保存，请仔细阅读说明书。

  解冻:

•   将培养基置于4℃冰箱中缓慢解冻，或室温解冻，并不断摇晃以使温度均匀。
• 
  
•   完全解冻后，需在过滤后使用。
• 
  
•   不要将解冻后的培养基再次冻存。

  上述是细胞培养基及种类相关介绍，大家在进行细胞培养时候区分自己细胞培养基的类型，目前市面上大部分人工培养基较为常见，人工培养基可控优势比较深受实验中青睐。不管是天然还是人工要结合自己实验需求。这里也祝您早日培养出自己的细胞，如果您对细胞培养基还有意义，欢迎前来交流学习！

  相关参考：

  1.YuH,LuS,GasiorK,SinghD,VazquezSanchezS,TapiaO,etal.HSP70chaperonesRNA-freeTDP-43intoanisotropicintranuclearliquidsphericalshells.Science.2021;371:pubmedpublisher2.MeharenaH,MarcoA,DileepV,LockshinE,AkatsuG,MullahooJ,etal.Down-syndrome-inducedsenescencedisruptsthenucleararchitectureofneuralprogenitors.CellStemCell.2022;29:116-130.e7pubmedpublisher

  3.IscoveN,MelchersF.Completereplacementofserumbyalbumin,transferrin,andsoybeanlipidinculturesoflipopolysaccharide-reactiveBlymphocytes.JExpMed.1978;147:923-33pubmed

  4.NagleS.Heat-stablechemicallydefinedmediumforgrowthofanimalcellsinsuspension.ApplMicrobiol.1968;16:53-5pubmed

  5.StollT,MuhlethalerK,vonStockarU,MarisonI.Systematicimprovementofachemically-definedprotein-freemediumforhybridomagrowthandmonoclonalantibodyproduction.JBiotechnol.1996;45:111-23pubmed