自從第一個在青蛙淋巴液中維持青蛙神經(jīng)纖維的體外細胞培養(yǎng)實驗以來,科學家們一直在尋找最佳體外細胞培養(yǎng)的培養(yǎng)基成分。
多年來,陸續(xù)研發(fā)出動物源性培養(yǎng)基和人工培養(yǎng)基。人工培養(yǎng)基例如Eagles培養(yǎng)基及其改良的Eagles培養(yǎng)基(MEM) 和Dulbecco的MEM (DMEM),以及Ham F10、F11和 F12。然而并非所有細胞都在此類人工培養(yǎng)基中進行繁殖。
1958年Theodore T. Puck首次引入了胎牛血清(FBS/FCS)來刺激細胞和組織在體外增殖,驚喜地觀察到細胞在含有胎牛血清的培養(yǎng)基中,可以維持更長時間的活性,同時生長狀態(tài)也更佳。自此,體外培養(yǎng)迎來新世代。
什么是血清
血液凝固后,在血漿中除去纖維蛋白原及某些凝血因子后,分離出的淡黃色透明液體。
胎牛血清(FBS)指還在母牛身體里的小牛,通常5-8個月胎齡,之后對未發(fā)育完全的胎牛的心臟穿刺取血,完成采血的工作以后便再通過一系列的工藝處理獲得胎牛血清。
胎牛血清與新生牛血清(NBS)所含的促細胞生長因子、促貼附因子、激素及其他活性物質(zhì)等組份與比例不同,胎牛血清含有胚胎發(fā)育所必需的生長因子。
牛屬于哺乳動物,母牛從受精到生產(chǎn)一般要十個月左右的時間,部分生長因子到達8月后開始逐漸消失,所以胎牛血里的生長因子適合牛體內(nèi)各種細胞生長。此外,胎牛血清的免疫球蛋白含量要遠遠低于新生牛血清,培養(yǎng)細胞的效果會更好。
研究表明胎牛血清中含有激素、維生素、轉(zhuǎn)運蛋白、微量元素、擴散因子和生長因子等細胞體外增殖和維持的必需成分,現(xiàn)已被廣泛用作研究、生物技術(shù)和制藥中人類和動物(包括昆蟲)細胞培養(yǎng)基的通用補充劑。
血清的作用
Ø 提供細胞生長基本的營養(yǎng)物質(zhì),如氨基酸、維生素、脂類物質(zhì)、無機物、核酸衍生物等。
Ø 提供可識別金屬、激素、維生素和脂質(zhì)的結(jié)合蛋白,通過與上述物質(zhì)的結(jié)合,攜帶重要地低分子量物質(zhì),在細胞代謝過程中起著重要作用。
Ø 提供貼壁細胞固著于適當?shù)母街嫠璧?strong>貼壁因子和擴展因子,如表皮生長因子、成纖維細胞生長因子等。
Ø 提供促接觸和伸展因子,使細胞貼壁免受機械損傷。
Ø 提供蛋白酶抑制劑,中和細胞釋放的蛋白酶,使細胞免受蛋白酶的損傷。
Ø 影響培養(yǎng)系統(tǒng)中的某些物理特性如:剪切力、黏度、滲透壓和PH等。如血清具有一定的粘度,可以保護細胞免受機械損傷。
盡管使用廣泛,但胎牛血清在細胞培養(yǎng)中面臨著諸多問題和風險。
來自瑞士弗里堡大學 Adolphe Merkle 研究所 (AMI) 的生物納米材料組和英國斯旺西大學醫(yī)學院的體外毒理學組 (IVTG) 兩個不同的實驗室進行了體外實驗,這些實驗應(yīng)用了相同的實驗程序并使用了來自同一供應(yīng)商的A549細胞和胎牛血清,他們得到的結(jié)果大不相同。進一步分析表明,細胞反應(yīng)差異的一個原因是細胞培養(yǎng)基中添加了來自不同批次的胎牛血清。
批次間的較大差異使得實驗的可重復性降低。
兩個實驗室在相同實驗方法下的結(jié)果比較 (a) 細胞活力 (b) 細胞增殖(細胞數(shù)量)(c) 跨上皮電阻。
此外2002年有研究發(fā)現(xiàn)培養(yǎng)基支原體污染中的牛萊氏無膽甾原體和精氨酸支原體來源于牛血清。一旦細胞培養(yǎng)發(fā)生病毒污染,通常歸因于細胞培養(yǎng)中所有的胎牛血清。
因此,胎牛血清的品質(zhì)至關(guān)重要。
國內(nèi)外胎牛血清存在差異的原因,除了采血時間定義、血清混搭稀釋之外。最主要的是牛的生長環(huán)境和抗生素的使用標準。
國外抗生素的使用嚴格,用量少。每頭奶牛的產(chǎn)品包括血清都可以溯源的,可以做到胎牛血清中不含抗生素或含量極低。高殘留的抗生素等物質(zhì),會嚴重影響細胞的生長。
NEST選用南美烏拉圭血源,每一批血清的生產(chǎn)都受到嚴格的控制,從血清的收集和整個處理和生產(chǎn)的所有階段,按照符合歐洲法規(guī)進行處理,一直到最終包裝做到全程的質(zhì)量控制。
NEST胎牛血清血源地證明
此外,NEST每一批血清都會進行完善的檢測。
1. 支原體:每產(chǎn)品批次都要檢測有無支原體。通過培養(yǎng)方法檢測血清是否存在支原體。
2. 無菌性:產(chǎn)品均基于歐洲藥典或美國藥典進行無菌性檢測,確保無細菌、酵母、大腸桿菌噬菌體等。無菌過濾、無菌分裝,每生產(chǎn)批次中均會抽樣進行無菌測試。
3. 血紅蛋白:血紅蛋白具有氧化性,過高會導致細胞受損。采用分光光度計測量殘留血紅蛋白水平。
4. 細胞培養(yǎng)試驗:每批胎牛血清都被測試特定細胞系的體外培養(yǎng)效果。從細胞生長、鋪板效率、克隆效率三方面評判。測試細胞種類:HeLa,L929,SP2/0-AG14,MRC-5
選用指南