让挑剔的原代细胞和干细胞快乐起来[创新技巧]

【字体: 时间:2015年05月14日 来源:生物通

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  原代细胞和干细胞却是出了名的挑剔。它们的寿命有限,需要特殊的因素来培养,也容易受到其他因素的干扰,走向分化的不归路。在此,我们看看研究人员使用哪些培养基让这么挑剔的细胞快乐起来。

自从半个世纪前Henrietta Lacks的卵巢肿瘤成为HeLa细胞以来,细胞系已成为医学研究的必需品。如今,培养永生化的细胞已成为一种常规工作——只需要购买一些培养基,加入一些血清,放入培养瓶,让它们舒服地呆在CO2培养箱中。

然而,原代细胞和干细胞却是出了名的挑剔。它们的寿命有限,需要特殊的因素来培养,也容易受到其他因素的干扰,走向分化的不归路。在此,我们看看研究人员使用哪些培养基让这么挑剔的细胞快乐起来。

培养基的定义

多年来,许多经典的培养基已经形成,如MEM、DMEM和RPMI,它们在营养成分和盐的成分及数量上有所不同。生长因子及其他必需物质通常是以10%-20%的胎牛血清(FBS)的形式来满足的。它们让细胞系茁壮成长。“血清是复杂且不确定的,这样它就覆盖了培养基的许多不足,如营养物质有限,”美国菌种保藏中心(ATCC)的产品线业务经理Kevin Grady指出。

由于血清通常来自动物,这些动物的饮食并非标准化,生长环境不同,宰杀的时间也不同,故每一批的血清都可能存在细微或明显的差异。为了避免实验中出现相关的变化,研究人员往往从几家供应商中筛选血清,甚至从同一家供应商中筛选不同批号,并大量囤积同一批号。

在培养原代细胞时,挑战进一步升级。“它们有着非常特异的营养要求,而你一般不能使用经典的培养基+血清。你需要添加许多其他的因子,才能让原代细胞生长,”Grady解释道。血清本身有两个缺陷:一是缺乏维持生长所必需的因子,二是“血清中的未知成分可能导致原代细胞分化”。

“随着原代细胞培养的出现,人们开始尝试不使用血清,”Grady指出。“大部分的原代细胞培养基将是无血清的,至少是低血清的。”

一些研究人员开始选择血清替代物,它们可直接取代传统配方中的FBS。这些替代物可能包含蛋白质,如牛血清白蛋白,或可能无蛋白成分,但含有动物、植物或酵母水解物。或者它们是“化学成分限定、无动物组分的,”Essential Pharmaceutical的产品总监D. G. Ferneyhough谈道。“无论是哪一批次、哪一年,这些产品都是相同的,这意味着标准化。”

没有“万金油”

不同的细胞需要不同的组分。例如,维持一种细胞类型的生长因子可能与另一种截然不同,而这些组分的平衡是维持细胞接近生理状态所必需的,Lonza原代细胞产品线的研发经理Theresa D’Souza如是说。“我们从经典的培养基配方开始,不断调整,添加补充成分,这取决于细胞类型。一些可能需要转铁蛋白,而另一些需要葡萄糖和脂肪酸。我们进行了很多DOE,帮助建立特定细胞类型的培养基配方。”

了解Lonza丰富的原代细胞培养产品


尽管一种类型的培养基可能并不适合各种不同类型的细胞,但许多厂家都从基本配方出发,比如Lonza。它推出的内皮细胞培养基,是一瓶Endothelial Basal Medium-2,再加EGMTM-2 SingleQuots™ Kit,后者包含多支小管,分别为生长因子、细胞因子和添加剂。这样客户就能灵活控制添加剂的浓度。

其他厂家则提供即用型的培养基配方,帮助研究人员减少运输和储存的成本,并减少不便。赛默飞世尔细胞生物学的研发总监Mohan Vemuri表示:“我们的目标是使用1x的培养基。如果有添加剂,可能需要不同的运输条件和储存条件,而使用1x的培养基,你知道,它是简化的,而保质期至少有一年。”

分化?不分化?

有时候,人们并非要维持间充质基质细胞,而是希望它们变成不同的东西。一些培养基,如STEMCELL Technologies的TeSR™-E7™培养基,与重编程因子一起使用时,能支持分化的细胞重编程为干细胞样的细胞,即诱导多能干细胞(iPSC)。

赛默飞世尔的Gibco Essential 8™培养基则能够维持和扩增胚胎干细胞(ESC)和iPSC,让分化极少。利用这种培养基,“人们可以无限期地培养这些细胞,而且还可以创建细胞库,”Vemuri谈道。“利用这种细胞库,你可以将细胞分化成不同的谱系,生成各种类型的组织。”

无疑也有一些培养基支持ESC和iPSC的分化,如Gibco的Definitive Endoderm Differntiation Media。“你可以让细胞形成肝脏、胰腺、胸腺等谱系。为了获得这种类型的内胚层谱系,你要得到定型内胚层细胞的起始群体。我们的培养基能在三天内从iPSC生成这种类型的定型内胚层细胞。”

另一个维度

细胞培养的另一个进步来自于三维培养,其中细胞在支架或中空纤维上生长,或与多种细胞类型共同培养。如果你使用了合适的培养基配方,“则内皮细胞能形成管状,而平滑肌细胞在那些结构外侧,成纤维细胞在它们之间,”Grady谈道。这种类型的共同培养需要开发出新的培养基,同时支持所有细胞。

这些年,细胞培养基的队伍在不断壮大,尤其是原代细胞和干细胞培养出现以来。这反映了各厂家和研究人员都在努力,以确保哪些组分能够让各种细胞更好地维持、重编程和分化。这其中,至少有一种培养基适合你的细胞。

(作者:Josh P. Roberts / 生物通编译)

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