合成培养基

     细胞在体外培养的生存环境是人工模拟的，除了必须提供适当的温度、空气、无菌等条件外．最重要的是使细胞赖以生存的培养基接近于体内的生理环境，保证细胞能够正常地生存、生长，并维持其结构与功能。培养基的种类很多，按其来源分为天然培养基和合成培养基．按其基质状态分半固体培养基和液体培养基等。

     体外培养的细胞直接生活于培养基中，因此培养基应能满足细胞对营养成分、促生长因子、激素、渗透压、pH等诸多方面的要求。

     一、合成培养基

     合成培养基是人工设计、配制的培养基。早期组织培养都是利用天然培养基，天然培养基虽然含有丰富的营养物质，能够有效地促进细胞在体外生长繁殖，但由于其成分复杂、批间差异大、制备过程繁琐等因素的局限性，使人们更迫切地希望能够研制出人工配制的培养基。经过许多科学工作者不懈的努力，这一愿望终于实现。目前合成培养基已经是一种标准化的商品，品种繁多，使用方便，从最初的基本培养基发展到无血清培养基、无蛋白培养基，并且还在不断地发展完善以满足更多的需求。合成培养基的出现极大地促进了组织培养技术的普及和发展。

     1．基本培养基

     最初研制合成培养基的目的，就是希望使其完全替代天然培养基，但结果却没有像人们所预期的那样，许多合成培养基都只能使体外培养细胞短暂生存，只有在添加了少量天然培养基(血清)之后，细胞才能在其中长期生长繁殖。在研制的过程中人们还发现．原来是针对某一种细胞研制的培养基也适合于许多其他细胞。这类合成培养基可称为基本培养基或通用培养基，在添加了一定比例的血清之后，称之为完全培养基。基本培养基是目前使用最多的合成培养基。

     研制合成培养基．主要是通过分析天然培养基的成分及了解细胞代谢的基本过程，依照蛋白质代谢、核酸代谢、糖类代谢、脂类代谢的基本规律设计培养基的成分。最初研制的培养基所含成分十分复杂，如199培养基，共含有60多种成分。这些培养基虽然成分复杂，但仍然不能完全替代天然培养基。后来人们认识到因为必须添加少量血清，所以可以适当减少合成培养基的一些基本组分。经过试验筛选，研制出了成分最简单的培养基——低限量基础培养基(minimum essential media，MEM)，它含有20多种物质，可以认为这些物质就是培养基必不可少的基本组分。基本组分包括四大类物质，即无机盐、氨基酸、维生素、碳水化合物。

     (1)无机盐：CaCl₂、KCl、：MgSO₄、NaCl、NaHCO₃、NaH₂P0₄。

     (2)氨基酸：精氨酸、胱氨酸、异亮氨酸、亮氨酸、赖氨酸、蛋氨酸、苯丙氨酸、苏氨酸、色氨酸、组氨酸、酪氨酸和缬氨酸(均为L型)。

     (3)维生素：偏多酸钙、氯化胆碱、叶酸、肌醇、烟酰胺、吡哆醛、核黄索、硫胺素。

     (4)糖类：葡萄糖。

     除了上述与细胞生长有关的物质以外，培养基中一般还加入酚红，一种pH指示剂。

MEM并不是常用的基本培养基，常用的基本培养基都含有30多种成分，如RPMI1640、DMEM．一般是增加了一些菲必需氨基酸和维生素，如丝氨酸、脯氨酸、生物素、维生素B12等。

     2．基本培养基的种类

     目前基本培养基的种类已达数十种，其中最常见或较常见的有以下几种。

     (1)MEM：也称低限量Eagle培养基，它仅含有12种必须氨基酸、谷氨酰胺，8种维生素及必要的无机盐。由于成分简单，易于添加某种特殊成分适应某些特殊细胞的培养。

     (2)DMEM (Dulbecco's modified eagle medium)：是由 Dulbecco 等在MEM培养基的基础上研制而成。与MEM相比主要是增加了各成分的用量，同时又分为高糖型和低糖型，高糖型含葡萄糖4500g／L，低糖型含量为1000g／L。高糖型有利于细胞停泊于一个位置生长，适合于生长较快、附着较困难的肿瘤细胞。

     (3)IMDM (Iscove's modified Dulbecco's medium)：是Iscove等对DMEM培养基的改良结果。含有42种成分，与DMEM相比增加了许多非必须氨基酸及一些维生素，增加了HEPES．葡萄糖含量为高糖型。IMDM适合于细胞密度较低、细胞生长较困难的情况，如细胞融合之后杂交细胞的筛选培养．DNA转染后转化细胞的筛选培养。

     (4)RPMI 1640：RPMI 1640 是由Moor等研究成功的，最初是为培养小鼠白血病细胞而设计．开始的配方特别适合于悬浮细胞生长，主要针对淋巴细胞，后经几次改良，RPMI 1630、1634．直至RPMI 1640。其组分较为简单，适合于许多种类细胞生长，如肿瘤细胞或正常细胞、原代培养或传代培养的细胞。RPMI 1640是目前应用最为广泛的培养基之一。

     (5)199、109培养基：199培养基是Morgan等在1950年研制成功的，是最早出现的培养基之一，当时是为培养鸡胚组织而设计的。199培养基成分有60多种，几乎含所有氨基酸、维生素、生长激素、核酸衍生物等。109培养基是199培养基的改良之作，比199培养基效果更好。

     (6)HamF 10、HamF 12：1962年，Ham针对小鼠二倍体细胞克隆化培养设计了F 7培基，在此基础上进行改良成为F 10培养基，使之不仅适合于小鼠二倍体细胞，也适合于人类二倍体细胞的培养。Ham在1963年又研制出了F 12培养基，这种培养基的特点是在配方中加入了一些微量元素和无机离子，可以在加入很少血清的情况下应用，特别适合于进行单细胞分离培养。HamF 12培养基也是无血清培养基中常用的基础培养基。

     3．如何选择培养基

     选择培养基并没有一定的标准，有几点建议可供参考：

     ①建立某种细胞株所用的培养基应该是培养这种细胞首选的培养基。可通过查阅参考文献，或在购买细胞株时咨询。

     ②本实验室惯用的培养基不妨一试，许多培养基可以适合于多种细胞。

     ③根据细胞株的特点、实验的需要来选择培养基。如小鼠细胞株多选择RPMI 1640，进行细胞杂交、基因转移实验，可选择IMDM。

     ④用多种培养基培养目的细胞，观察其生长状态，可用生长曲线、集落形成率等指标判断，根据试验结果选择最佳培养基，这是最客观的方法，但比较繁琐。

     来源：中国微生物菌种网 www.bnbio.com