Cell culture | 培養基的種類與應用 2019/11/06

Cell culture | 培養基的種類與應用

大多數的培養基是建立於平衡鹽溶液（BSS）基礎上，添加了胺基酸、維生素和其他與血清中濃度相似的物質；另外，也可使用HEPES作為平衡溶液。人工最早開發的培養基為MEM（minimal essential medium），MEM符合細胞生長所需的最低條件，以MEM為基礎開發出許多種類的培養基，以因應不同種類細胞的生長需求，如今最廣泛被使用的培養基為DMEM、DMEM/F-12和RPMI 1640等，關於個個培養基的介紹將詳述下列文中。然而，僅有基礎培養基是不能讓細胞存活的，還需要加入血清，使血清最終濃度為5-20%，藉由血清中營養物質與生長因子才能使細胞存活。大部分血清來源為胎牛血清（Fetal Bovine Serum, FBS），也有少數細胞需要用到馬血清（Horse Serum）或人血清（ex. PRP），胎牛血清是目前應用最為廣泛的血清，適用於大部分哺乳類動物細胞，最常用的最終濃度為10%。

MEM （minimal essential medium, MEM）

MEM屬於最低必須培養基，含有13種必需胺基酸與8種維生素。成分簡單，可廣泛用於動物細胞株和大部分貼附型哺乳類動物細胞。最適pH值為7.2。

α-MEM （alpha minimal essential medium, α-MEM）

α-MEM比MEM含有更多胺基酸、丙酮酸（pyruvate）與維生素，多用於培養不易養活的細胞或是間質幹細胞（Mesenchymal Stem Cell, MSC），其含有的氨基酸種類比DMEM多上許多。最適pH值為7.2-7.4。

DMEM （Dulbecco's modified minimal essential medium, DMEM）

DMEM是在MEM的基礎上改良的培養基，胺基酸含量是MEM的2倍多、維生素含量為MEM的4倍多，且含有丙酮酸（pyruvate）。DMEM又分為高糖與低糖兩種，高糖（High Glucose DMEM, HDMEM）的葡萄糖含量為4500 mg/L，低糖（Low glucose DMEM, LDMEM）的葡萄糖含量為1000 mg/L。大部分增生速度快的細胞適用DMEM，若要細分，一般HDMEM多用於懸浮型細胞的高密度培養（ex. 造血幹細胞培養），也可用於雜交瘤中骨髓瘤細胞和DNA轉染的培養；LDMEM多用於貼附型細胞，適合生長速度快、附著性較差的腫瘤細胞，也可用於間質幹細胞繼代。最適pH值為7.2-7.4。

F-12 Medium（Ham's F-12）

Ham's F-12最初是為了CHO cell的培養而開發，含有豐富胺基酸、維生素與無機鹽類，其含量與種類都比MEM或DMEM高出許多。現廣泛應用於哺乳類動物的低血清培養與DNA轉染的實驗，也可與MEM以1：1比例混合，用於神經細胞培養。最適pH值為7.2-7.4。

DMEM/F12 Medium（Dulbecco's Modified Eagle's Medium/Ham's F-12, DF12）

DMEM/F12是以DMEM與F-12培養基以1：1比例混合而成的培養基，結合F-12豐富的成分與DMEM具有較高濃度營養成分的兩個優點，可減少血清使用量，適合用於血清含量低條件下哺乳類動物細胞培養，也常做為開發無血清細胞培養基的基礎細胞培養基。最適pH值為7.2-7.4。

RPMI 1640 Medium

RPMI 1640最早用於懸浮型細胞培養，或是人類白血病細胞，現廣泛應用於特殊造血細胞、正常白細胞、惡性白細胞、淋巴細胞、T細胞淋巴瘤與雜交瘤細胞的培養。RPMI 1640 medium與前述培養基不同之處在於，其含有生物素、維生素B12和PABA，且肌醇和膽鹼含量較高，具有大量磷酸鹽，較適合免疫相關類型的細胞。最適pH值為7.0-7.4。

M-199 Medium

M199屬於早期研製出的培養基種類之一，於1950年由Morgan成功製作出來，最初用於雞胚胎成纖維細胞的研究，早期的幹細胞研究也多選用M-199進行細胞培養，M-199可用於多種種屬來源細胞，也能培養轉染的細胞。現今也有將M-199作為無血清培養基開發的基礎培養基（ex. SFRE M-199）。最適pH值為7.0-7.4。

結語

上述培養基僅為大部分細胞培養所用之類別，培養基的選擇仍要依據細胞株特性去做挑選，並無絕對的答案，血清含量、生長因子、培養基pH值或環境因素等，皆有可能影響細胞生長，例如：肝臟細胞在培養時需另外加入insulin。一般培養基的pH值適用範圍是7.2～7.4，但有些特殊的細胞喜歡偏酸或偏鹼性的環境，可能就需要將pH值調整到7.0或7.4以上，但這部分較為依賴經驗，還是要以細胞實際生長情形做調整。

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