细胞培养基类型及特点（细胞培养第一更）

千姿百态

培养基种类
经典的培养基有很多种，其中 DMEM、 RPMI 1640、 MEM 、 DMEM/F12 都是应用最广泛的培养基。其他 如 M199 、 IMDM 、 L15培养基等也用于某些细胞的培养。其具体的特征及应用如下：
1、BME细胞培养基
基础 Eagle 培养基 (BME) 是一种广泛使用的合成基础培养基，可支持很多种类的哺乳动物细胞生长。BME 最初1955年由 Harry Eagle 针对 HeLa 细胞和小鼠成纤维细胞开发，其发现了体外细胞生长的最低要求。此后 BME 已用于其他人细胞系，包括 WI-38 和 MRC-5。BME 含有八种 B 族维生素、十种必需氨基酸以及胱氨酸、酪氨酸和谷氨酰胺以及酚红，不含有L-谷氨酰胺和HEPES。BME 不含蛋白、脂质或生长因子。因此，BME 需要补充营养成分，通常需要添加 10% 胎牛血清 (FBS)。BME 使用碳酸氢钠缓冲系统 (2.2 g/L)，因此需要 5-10% CO2 环境来维持生理 pH 值。在此基础上改良的细胞培养基品种有MEM、DMEM、IMDM等。



2、MEM细胞培养基
MEM (Minimum Essential Medium) 又称低限量Eagle培养基，1959年在Eagle's基础培养基（BME）上修改而来，删去赖氨酸、生物素，是一种较为常用的细胞培养基。MEM 可用于各种悬浮和贴壁的哺乳动物细胞的培养，包括 HeLa、BHK-21、293、HEP-2、HT-1080、MCF-7、成纤维细胞和原代大鼠星形胶质细胞等。 Harry Eagle此后对 MEM 进行了许多其他改良，包括 Glasgow’s MEM、MEM α、DMEM 以及 Temin’s 改良培养基。MEM 含有 Earle’s 平衡盐用于 CO2 培养箱，或含有 Hanks' 平衡盐用于无 CO2 培养箱。



3、DMEM细胞培养基
DMEM (Dulbecco's Modified Eagle Medium)是由Dulbecco改良的Eagle培养基，是一种广泛使用的基础培养基，可用于支持很多种类的哺乳动物细胞生长。已经在 DMEM 中成功培养出的细胞包括原代成纤维细胞、神经元、胶质细胞、HUVEC、平滑肌细胞，以及 HeLa、293、Cos-7 和 PC-12 等细胞系。DMEM 与其他培养基的不同之处在于其含有相当于初始 Eagle 最低必需培养基 4 倍浓度的氨基酸和维生素。采用双倍的HCO3-和CO2浓度起到更好的缓冲作用。DMEM 最初采用低浓度葡萄糖 (1 g/L) 和丙酮酸钠配制，但通常在含/不含丙酮酸钠的高糖环境下使用。后来将葡萄糖含量调整至(4.5g/L)，就是我们用的高糖DMEM。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。例如CHO细胞表达生产乙肝疫苗、CHO细胞表达EPO。
4、IMDM细胞培养基
IMDM（Iscove's Modified Dulbecco's Medium，Iscove 改良杜氏培养基）非常适用于快速增殖的高密度细胞培养，包括 Jurkat、COS-7 和巨噬细胞。Guilber 和Iscove将Dulbecco' Medium 改良为 Iscove's Medium，用于培养红细胞和巨噬细胞前体。此种培养基包含硒和其他氨基酸及维生素。此外，这款独特的培养基不含铁，使用硝酸钾取代硝酸铁。IMDM还能够促进小鼠B淋巴细胞，LPS刺激的B细胞，骨髓造血细胞，T细胞和淋巴瘤细胞的生长。



5、RPMI-1640细胞培养基
RPMI 1640 培养基 (Roswell Park Memorial Institute 1640 Medium) 起初是1967年Moore等人研制，为了悬浮培养人白血病单层细胞而开发的。此后，RPMI 1640 培养基被发现适用于多种哺乳动物细胞，包括 HeLa 细胞、Jurkat 细胞、MCF-7 细胞、PC12 细胞、PBMC 细胞、星形胶质细胞和癌细胞。RPMI 1640 培养基相比其他培养基之所以具有独特的效果，是因为其中含有还原剂谷胱甘肽和高浓度的维生素。RPMI 1640 培养基含有生物素、维生素 B12 以及 PABA，这些成分是 Eagle's MEM 和 DMEM 所不具备的。此外，该培养基之中还含有高浓度的维生素肌醇和胆碱。RPMI-1640包含 GlutaMAX、酚红；不包含 HEPES。



6、HamF10细胞培养基
1963年Ham设计，含微量元素，可在血清含量低时用，适用于克隆化培养。Ham's F-10 营养培养基可用于无血清生长的中国仓鼠卵巢（CHO）细胞和需添加血清的多种哺乳动物细胞系的生长。
7、DMEM/F12细胞培养基
Ham's F-12 营养混合物 (F-12) 设计用于中国仓鼠卵巢 (CHO) 细胞的无血清单细胞铺板。自此之后，F-12 已用于 CHO 培养物的无血清生长以及其他哺乳动物细胞的添加血清生长，包括软骨细胞和大鼠前列腺上皮细胞。与其他基础培养基相比，F-12 含有更广泛的成分，包括锌、腐胺、次黄嘌呤和胸苷。F-12 不含蛋白质或生长因子。



DMEM/F-12 是一种 1:1 DMEM 和 Ham's F-12 混合物。该配方将 DMEM 的高浓度葡萄糖、氨基酸及维生素与 F-12 的广泛组分结合在一起。DMEM/F-12 (Dulbecco's Modified Eagle Medium/Nutrient Mixture F-12) 是一种广泛使用的基础培养基，可用于支持很多种类的哺乳动物细胞生长。已在 DMEM/F-12 中成功培养的细胞包括 MDCK、胶质细胞、成纤维细胞、人内皮细胞及小鼠成纤维细胞。
8、M199细胞培养基
1950年Morgan等设计的具有确定化学成分的细胞培养液，即M-199。199 培养基起初开发用于鸡胚成纤维细胞的营养研究。它具有广泛的物种适用性，特别适用于非转化细胞的培养。199 培养基广泛用于病毒学、疫苗生产以及小鼠胰腺上皮和大鼠晶状体组织原代外植体的体外培养。与其他基础培养基相比，199 培养基含有独特的成分，包括腺嘌呤、腺苷、次黄嘌呤、胸腺嘧啶和其他维生素。
9、McCoy5A培养基
1959年MeCoy为肉瘤细胞设计，BSS＋40种成分。可支持多种（如骨髓、皮肤、肺和脾脏等）的原代移植物的生长，除适于一般的原代细胞培养外，主要用于作组织活检培养、一些淋巴细胞培养以及一些难培养细胞的生长支持。例如Jensen大鼠肉瘤成纤维细胞、人淋巴细胞、HT-29、BHL-100等上皮细胞。
10、L15 细胞培养基
Leibovitz L-15 培养基支持 HEP-2 猴肾脏细胞以及胚胎和成人组织的原代组织块生长。L-15 采用磷酸盐和游离氨基酸而非碳酸氢钠进行缓冲。L-15培养液适用于快速增殖瘤细胞的培养，用于在CO2缺乏的情况下培养肿瘤细胞株。此培养液采用磷酸盐缓冲体系，氨基酸组成进一步改良，并由半乳糖替代了葡萄糖。
培养基成分
细胞培养基的种类很多，按其来源分为合成培养基和天然培养基（目前使用的培养基绝大部分是合成培养基），按其物质状态分为干粉培养基和液体培养基两类。干粉培养基需由实验者自己配制并灭菌，液体培养基由专业商家提供，用户可直接使用，非常方便。
1、合成培养基的主要成分有：氨基酸、碳水化合物、无机盐、维生素及其它辅助物质：
氨基酸
氨基酸是组成蛋白质的基本单位。不同种类的细胞对氨基酸的要求各异，但有几种氨基酸细胞自身不能合成，必须依靠培养液提供，这几种氨基酸称为必需氨基酸。其中谷氨酰胺是细胞合成核酸和蛋白质必需的氨基酸，在缺少谷氨酰胺时，细胞生长不良而死亡。因此，各种培养液中都有较大量的谷氨酰胺。但是，由于谷氨酰胺在溶液中很不稳定，应置于-20℃冰箱中保存，在使用前加入培养液内。已含谷氨酰胺的培养液在4℃冰箱中储存2 周以上时，还应重新加入原来量的谷氨酰胺。
碳水化合物
碳水化合物是细胞生长主要能量来源，其中有的是合成蛋白质和核酸的成分。主要有葡萄糖、核糖、脱氧核糖、丙酮酸钠和醋酸等。
无机盐
培养液中无机盐的主要功能是帮助细胞维持渗透压平衡。此外，通过提供钠，钾和钙离子，帮助细胞调节细胞膜功能。培养液的渗透压是一个非常重要的因素, 细胞通常可耐受260mOsm/kg ～320 mOsm/kg。标准培养液的渗透压在此范围内波动。特别注意：向培养液中加入其它物质有可能会明显改变培养液的渗透压，特别是溶于强酸或强碱中的物质。向培养液中添加HEPES 时需按以下方法调节钠离子浓度。
缓冲系统
大多数细胞所需pH 在 7.2 - 7.4。但是，细胞培养最适pH 值随培养的细胞种类不同而不同。成纤维细胞喜欢较高pH (7.4 - 7.7), 而传代转化细胞系则需要偏酸pH (7.0 - 7.4)。
由于多数培养液靠碳酸氢钠（NaHCO3）与CO2 体系进行缓冲，因此，气相中的CO2 浓度应与培养液中碳酸氢钠浓度相平衡。如果气相或培养箱空气中CO2 浓度设定在5％，培养液中NaHCO3 的加入量为1.97g/L；如果CO2 浓度维持在10％，培养液中NaHCO3 的加入量为3.95g/L。
细胞培养瓶盖不应拧得太紧，以保证气体交换。HEPES 是一种非离子缓冲液，在pH 7.2 - 7.4 范围内具有较好的缓冲能力，但是非常昂贵，在高浓度时对一些细胞可能有毒。HEPES 缓冲液可与低水平的碳酸钠（0.34g/L）共用，以抵消因额外加入HEPES 引起的渗透压增加。在这种培养条件下，细胞培养瓶的盖子应拧紧，以防止培养液中所需的少量碳酸盐散入空气中。大多数培养液中含有酚红作为pH 指示剂，酸性培养液呈橙黄色，碱性培养液呈深红色。
维生素
在细胞培养中，尽管血清是维生素重要来源， 但是许多培养基中添加了各种维生素以适合更多的细胞系生长。
其它成分
在一些较为复杂的培养液中还包括其它一些成分。如在杂交瘤技术中常用的DMEM 培养液，使用时还需要补加丙酮酸钠和2-巯基乙醇（2-Mercaptoethanol，2-Me）。2-Me 对细胞生长有很重要的作用。有人认为它相当于胎牛血清，有直接刺激细胞增殖作用。2-Me的活性部分是硫氢基，其中一个重要作用是使血清中含硫的化合物还原成谷胱甘肽，能诱导细胞的增殖，为非特异性的激活作用。同时避免过氧化物对培养细胞的损害。另一个重要作用是促进分裂原的反应和DNA 合成，增加植物凝集素(PHA)对淋巴细胞的转化作用，已广泛应用于杂交瘤技术，另外，也开始用于一些难以培养的细胞。2-Me 是一种小分子还原剂，极易氧化。分子量为78.13，纯的2-Me 是一种无色有刺激味的液体，比重为1.110-1.120(Do20)，常用终浓度为5×10-5M。常配制成0.1M 的储存液，用时每升培养液加0.5ml。
液体培养基保存：
液体培养基应于4℃冰箱避光保存，实验前放入37℃预热。未加血清液体培养基有效期为12 个月。液体培养基中的L-谷氨酰胺会随着储存时间的延长而慢慢分解。如果细胞生长不良，可以再添加适量L-谷氨酰胺。

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