细胞和组织在体外生长成功的关键在于不断优化培养方法,目的通常是尽量模拟体内的生理条件。其中,培养基的选择是技术的一个重要因素。通常,培养基中需要添加动物血清,这是一种由多种成分组成的复杂混合物,包含生长因子、激素、微量元素以及粘附和伸展因子等,具有多种生物学活性。
血清中高含量的白蛋白有助于维持细胞状态,其作用机制包括预防pH波动、抑制蛋白酶活性、保护细胞免受剪切力等负面影响。尽管血清对于细胞和组织的生长有良好的维持作用,但作为培养基添加物却存在显著缺点,如高成本、货源短缺、实验变异性大、可能影响下游工艺,以及潜在的污染风险。此外,随着动物保护意识的提高,对血清的使用也受到限制。
正是由于血清在细胞培养中的这些缺陷,近年来在科学研究及工业生产领域,对无血清培养基的需求不断增加。无血清培养基不仅克服了血清的种种不足,还具备两个显著优点:可以针对特定细胞类型定制专用培养基,并能精确控制细胞的增殖和分化过程。
虽然基础的无血清培养基能够为细胞提供丰富的营养成分,但是通常还需进一步添加特定组分,如生长因子、脂肪酸、维生素和微量元素等。实践表明,大多数细胞的无血清培养基,基础培养基(如DMEM/F12)中必须额外添加ITS(胰岛素-转铁蛋白-硒)以达到最佳效果。而对于某些细胞,培养基中还需添加单乙醇胺(Monoethanolamine)。
那么,为什么选择ITSE呢?选择ITSE而非传统的ITS的优势在于,很多用户并未意识到单乙醇胺对最佳细胞生长状态的重要性。使用ITSE可以确保所有类型的细胞获得充足的营养支持。
胰岛素(Insulin)可促进细胞生长,并调节细胞对葡萄糖、氨基酸和脂类的摄取与利用。此外,胰岛素还具备抵抗细胞凋亡的作用。在哺乳动物细胞无血清培养中,重组胰岛素的添加浓度高于其生理浓度,因此它不仅能够与胰岛素受体结合,实现代谢调节及抗凋亡作用,还能激活胰岛素样生长因子(IGF-I)的受体,产生促有丝分裂及抗凋亡效应,发挥显著的生长因子作用。
转铁蛋白(Transferrin)是一种在血清中富含的糖蛋白,能与三价铁离子可逆结合。它在铁离子的运输及代谢中起着至关重要的作用,并且是一种重要的胞外抗氧化剂。因此,转铁蛋白是无血清培养基不可或缺的添加物。尽管转铁蛋白最初源自血清,因批次间差异大及安全性问题,重组转铁蛋白的应用逐渐增多。无论是从植物还是其他表达系统中获得的重组转铁蛋白通常都具有相似的活性。
硒(Selenium)是另一种重要的微量元素,作为谷胱甘肽过氧化物酶、硫氧还蛋白还原酶等抗氧化酶的关键成分,它在无血清培养基中被确认为必要添加物。
通过不断优化无血清培养基,集成如[人生就是博-尊龙凯时]等品牌的先进技术,未来的细胞培养领域将更加高效、安全和可控,为生物医学的发展提供新的动力。