关于细胞培养需要知道的15个知识点

没有细胞培养，科学进步是不可想象的。这种研究工具在生命科学中已经变得不可替代，自20世纪初细胞培养史开始以来，它已经得到了极大的发展。如今，生物医学研究越来越依赖于新的方法，包括3D细胞培养、原代细胞培养、组织工程和再生疗法。即使你每天都在处理细胞培养，我们也很可能发现了一些你不知道的关于细胞培养的事实。你准备好学习新东西了吗？

1：塑料会污染细胞培养物

除了病毒、细菌、支原体和内毒素等“已知”污染物外，从塑料仪器或水中存在的一系列物质中洗脱的增塑剂也会污染培养中的细胞并影响其形态和生长（Yao和Asayama，2017）。

2：青蛙神经纤维是第一批成功培养的细胞

1907年，美国动物学家罗斯·格兰维尔·哈里森是第一位成功在体外培养动物细胞的研究人员。他将细菌学中的“悬滴”方法用于组织培养，并设法在淋巴培养基中培养青蛙神经母细胞（Abercrombie，1961）。

3:超过32000篇论文依赖于没有已知原始库存的细胞系

使用错误识别的细胞系是生命科学中一个非常相关的问题。研究估计，超过32000篇论文报道了使用错误细胞获得的结果。不仅如此，还有多达50万篇其他论文引用了这些报告，使文献的“污染”成为一个非常严重的问题（Horbach和Halffman，2017）。

4:超过一半的研究人员未能重复自己的实验

《自然》杂志对1500多名研究人员进行的一项调查显示，70%的研究人员无法复制另一位科学家的实验，其中一半的研究人员甚至无法复制自己的实验。

5:第一个“不朽”细胞系HeLa在未经捐赠者同意的情况下建立

1951年，亨丽埃塔·拉克斯（Henrietta Lacks）是一位被诊断为子宫颈癌症的非裔美国女性，她通过肿瘤活检获得的细胞被用于建立第一个人类细胞系。然而，组织样本是在未经她的许可或知情的情况下采集的，直到1975年，她的家人才知道这个细胞的存在。这一问题引起了人们对生物医学研究中隐私和患者权利的担忧。直到2013年，也就是她去世60多年后，美国国立卫生研究院和拉克斯的后代才就她的细胞和遗传信息的使用达成一致。这一安排开创了细胞培养史和研究伦理的先河。

6:几乎25%的细胞系污染是由HeLa细胞引起的

1967年，美国科学家斯坦利·迈克尔·加特勒检查了他为华盛顿大学的一个项目收集的20个个体人类细胞系。他通过电泳分析了葡萄糖-6-磷酸脱氢酶（G6PD）和磷酸葡萄糖变位酶（PGM）的多态性，发现所有细胞系都表现出相同的表型，因此在遗传上是相同的。此外，检测到的G6PD等位基因仅在非洲人后裔中发现，尽管原始细胞系来自高加索血统的供体。这一观察结果促使Gartler得出结论，所有细胞都是被污染并生长在其他细胞之上的HeLa细胞（Gartler，1968）。这一认识造成了巨大的科学困境，并给之前20年细胞培养史上基于细胞培养的发现打上了一个很大的问号。时至今日，人类细胞系中24%的污染都是由HeLa细胞引起的（Lin et al.，2019）。

7：细胞培养史：第一种现代培养基诞生于60多年前

培养基199由J.F.Morgan于1950年开发，是第一批用于培养哺乳动物细胞的合成培养基之一（Morgan等人，1950）。当时设计一种不含动物成分的化学定义培养基的想法使培养基199成为疫苗生产的理想培养基。它还允许大规模生产用于1955年脊髓灰质炎疫苗接种细胞的疫苗。摩根九年后，科学家哈里·伊格尔开发了最低必需培养基（MEM），其中含有葡萄糖、盐、氨基酸和维生素的混合物（伊格尔，1959年）。

8：培养基的成分可以相互作用并影响培养的细胞

当你试图优化你的培养基时，要考虑到：培养基的各个组成部分并不是单独行动的。成分可以相互作用，它们对细胞的影响并不总是可以预测的。当在培养基中替换动物血清时，这一点尤为重要。你可能需要使用数学算法来优化多种化合物的组合，并为细胞生长建立最佳条件（Yao和Asayama，2017；Kim和Audet，2019）。

9：“迷你大脑”可以从多能干细胞中生长出来

在2013年发表在《自然》杂志上的一篇开创性论文中，马德琳·兰卡斯特博士和她的团队开发了一种在体外产生大脑类器官或“迷你大脑”的方案，从多能干细胞开始，使用3D支持矩阵和旋转生物反应器。这些类器官含有不同类型的神经细胞，其结构与哺乳动物的大脑非常相似。此外，它们显示了早期人类大脑发育的特征（Lancaster等人，2013）。同一研究团队通过在脑类器官中引入致癌突变，成功创建了脑肿瘤模型（Bian et al.，2018）。

10:2003年是生物打印的里程碑

得克萨斯大学埃尔帕索分校的生物工程师托马斯·博兰德在使用喷墨打印机时，注意到墨滴的大小与人体细胞的大小大致相同。这一观察结果促使他在墨盒中填充活牛细胞、营养素和其他生物相容性物质，以产生能够打印活组织的“生物墨水”（Patel，2016）。

11:以色列研究人员成功地用脂肪组织制作了一个3D打印的人类心脏

2019年4月，特拉维夫大学分子细胞生物学和生物技术学院的研究员Tal Dvir和他的团队发表了一篇论文，介绍了一种新方案的成功，该方案通过对人类网膜组织的活检来3D打印厚的、血管化的、可灌注的心脏。这些心脏不会跳动，只有兔子的心脏大小，但它们完全符合患者的免疫、细胞、生化和解剖特性。这些结果代表着在寻找心脏病新疗法的道路上向前迈出了一大步（Noor等人，2019）。

12：工程师和癌症研究人员合作开发新的3D支架

密歇根大学的一个跨学科研究小组创建了一个纤连蛋白纤维网络，该网络交错在微型隔间的网格上。这种结构可以为单个患者的癌症细胞生长和癌症药物测试提供自然环境，这是个性化治疗方法的两个先决条件（Jordahl等人，2019）。

13：过冷可以延长人体器官的保存时间

《自然生物技术》杂志最近的一篇文章报道了一种在-4ºC下过冷却和储存人类肝脏而不结冰的新方法。这种方法可以将器官的离体寿命从目前的12小时延长到27小时，这将扩大肝移植的机会（de Vries等人，2019）。

14：人工智能可能会解释你的下一个细胞生物学大数据集

人工智能的重大进展正在将深度学习转变为生物医学和细胞生物学的研究伙伴。最近，深度学习成功地促进了荧光染色预测、细胞类型分化、细菌耐药性和超分辨率显微镜等应用（Waisman等人，2019）。

15:2021年3D细胞培养市场可能达到近40亿美元

根据英国广播公司的研究，2016年全球3D类器官细胞培养市场的价值为10亿美元，2021年几乎翻四番，因此年增长率约为30%。研发投资的增加、技术的快速进步以及消费者医疗保健的改善，都推动了市场的增长。

为什么类器官发展如此迅速？

类器官可高度模拟原位组织的生理结构、功能以及发育和分化过程，可广泛用于药物开发、疾病建模、癌症研究、发育生物学、再生机制、精准医疗和器官移植等研究领域,它的出现可以减少对实验动物的虐杀。

类器官培养基以无血清无动物源组分干扰为基础，主要为杜绝血清里不明生长因子及动物源支原体，衣原体和病原体的带入影响类器官形成以及实验结果

上海启达生物科技有限公司提供的无血清无动物源类器官培养基如下：