动物细胞培养基的历史
1882年,悉尼·林格发明了林格溶液,这是一种成分接近体液的平衡盐溶液,可以在解剖后保持青蛙心脏的跳动。这被认为是体外动物组织培养的第一个见证。在林格报告了那只动物之后细胞培养基溶液,平衡盐溶液被开发,包括洛克溶液,Tyrode溶液,Krebs-Ringer碳酸氢盐溶液,Earle溶液和Hanks溶液。这些平衡盐溶液的组成一般只包括无机盐,有时还有葡萄糖。对pH值、渗透压和盐浓度进行校准和优化,以使细胞和组织在体外成功保存几天。
渐渐地,研究的重点从制造动物细胞培养基转移到维持细胞更长的时间,因为细胞通常不能存活更多天,很少表现出健康的增殖。1907年,罗斯·g·哈里森(Ross G. Harrison)成功地监测了一只成年青蛙新鲜抽取的淋巴液中明显生长出的神经纤维,持续了数周。在历史上动物细胞培养媒体认为,这是一个里程碑。
哈里森对动物细胞培养的首次成功启发了蒙特罗斯·t·巴罗斯在他手下工作,在他的工作中,他发现血浆比淋巴液更适合用于温血动物的动物细胞培养。Burrows成功地利用血浆培养了鸡胚胎细胞,后来又进行了哺乳动物细胞培养。1913年,Carell发现在血浆中加入胚胎提取物可以增加成纤维细胞的增殖和培养周期。在适当的时候,关于血浆、淋巴和胚胎提取物的成分的科学研究开始流行,以寻找影响动物组织和细胞生存和生长的因素。
Warren H. Lewis和Margaret H. Lewis证明了洛克-刘易斯溶液(添加了额外氨基酸、葡萄糖和营养物质的洛克溶液)对胚胎细胞培养比简单的平衡盐溶液更有效。他们报道了葡萄糖和部分水解蛋白有效地促进了动物细胞培养物的生长。1940年,威尔顿·厄尔(Wilton R. Earle)等人利用致癌物成功超越海弗利克极限,创造出永生小鼠成纤维细胞由于已经建立的连续细胞系的出现,科学家们开始检查和量化动物细胞培养基效果的差异。因此,对先进的动物细胞培养基的需求悄然上升,科学家们开始专注于了解和确定动物细胞培养基中的特定成分,而不是来自未知成分的自然培养基成分。
要理解的第一种策略是使用透析血清并添加确定的成分用于动物细胞培养支持,而第二种策略涉及使用独家确定的培养基成分创建配方。第一种策略被Fischer广泛使用,他发现低分子量部分(氨基酸是关键成分)对于增强动物细胞的生存至关重要。在Fischer方法的基础上,Harry Eagle于1995年研究了用于动物细胞生长培养的低分子量成分的最低必需量。在发现葡萄糖、13种氨基酸和8种维生素是必需的之后,他发明了最低必需培养基(MEM)。然后,杜尔贝科、沃格特、斯坦纳斯、伊斯考夫和梅尔切斯等几位科学家对这种成分进行了修改。后来,Thomas A. McCoy等人建议在他的5A培养基中对特定细胞使用丙酮酸,但罗斯威尔公园纪念研究所(RPMI)进一步修改了其钙和镁浓度,提出了用于淋巴细胞培养的RPMI 1640。
另一种策略是由菲利普·r·怀特(Philip R. White)研betway必威官方网站究的,他开发了一种化学定义的介质,由葡萄糖、无机盐、氨基酸、铁、维生素和谷胱甘肽组成,不含蛋白质。一些研究人betway必威官方网站员认为,这种培养基仍然需要10% - 20%的血清才能获得类似的动物细胞培养向怀特汇报工作。后来,康诺特医学研究实验室(CMRL)开发了介质1betway必威官方网站99,并进一步组成了化学定义的介质CMRL1066,经过多次修改,由58个组分组成。随后,制备了其他化学定义的培养基,如NCTC109和mb752 /1,以优化动物细胞培养。
1963年,G. Ham开发了含两种血清蛋白组分(白蛋白和胎蛋白)的Ham氏F‐10培养基,并成功培养出中国仓鼠卵巢(CHO)细胞系。然而,其增殖能力低于含血清培养基中的CHO细胞系。为了进一步提高他的研究水平,Ham用低分子量亚betway必威官方网站油酸和腐胺取代了白蛋白和胎蛋白,开发出Ham 's F‐12,一种合成的动物细胞培养基。
随着时间的推移,神经生长因子、表皮生长因子、胰岛素样生长因子、成纤维细胞生长因子(FGF)、血小板衍生生长因子和转化生长因子(TGF)等生长因子被发现可以促进细胞增殖,但在培养基中加入一定量的血清后,它们对动物细胞培养增殖的作用总是增强的。但研究人betway必威官方网站员致力于寻找最佳的无血清培养基,这导致了一些有趣的发现。Ham发现亚硒酸盐(微量元素)是人类二倍体细胞无血清培养所必需的,而Guilbert和Iscove则表明,除了亚硒酸盐之外,转铁蛋白和白蛋白的组合也可以是一种很好的血清替代品。在这些动物细胞培养基发现的推动下,根据研究者的兴趣和应用,对细胞培养基进行了一些优化尝试betway必威官方网站.
动物细胞培养研究的重要燃料betway必威官方网站
- 1982年,在大肠杆菌中表达的重组人胰岛素的临床应用使研究人员发现了不同的表达系统,因为糖基化蛋白在原核细胞系统中是不可能的。betway必威官方网站因此,研究人员开始实现betway必威官方网站动物细胞培养在基因工程和重组蛋白生产中的应用。在使用的几种宿主细胞系中,CHO和NS0细胞在生物制药制造领域获得了广泛的应用,原因有以下几个:(a)放大培养方法的技术进步(b)细胞系病毒学知识和(c)高表达衍生亚系的进步。在这些情况下,生产效率要求动物细胞培养基不含或只含少量的天然生物成分,如血清,因为它们阻碍蛋白质纯化。这是一个研究方向,科学家betway必威官方网站们提出了几种基于培养基成分和副产物浓度的培养基修饰策略,基于基因组学和蛋白质组学的方法,以及宿主细胞修饰。由于这些介质组合物的专利权和商业价值,生物制药公司多年来一直没有公开它们。
- 由于胚胎干细胞和多能干细胞在基础和临床再生医学研究中的有用性,生物医学界非常清楚它们的特殊地位。由于需求巨大,以低成本和高产的方式培养这些细胞的需求导致了对动物细胞培养基的修改。动物细胞培养基包括一层在血清或KSR补充培养基中的饲养细胞,但很快,为了提出像E8培养基这样的无饲养培养基,研究开始了。betway必威官方网站目前正在进行进一betway必威官方网站步的研究,以开发更多低分子量化合物用于干细胞长期生长的培养基组合物。
- 1978年,第一次成功的体外受精应用使用哈姆的F-10培养基和血清补充剂进行人类受精卵培养。后来科学家发现,哈姆氏F - 10中的次黄嘌呤和微量元素对胚胎有负面影响,因为着床前胚胎的代谢与体细胞的代谢不同。随着进一步的研究,通常首选betway必威官方网站的胚胎培养基组成类似于G1/G2培养基或KSOMAA培养基,以获得最佳的细胞培养实践。
除了上述的里程碑之外,还有许多其他的应用,如病毒培养技术、癌症研究和脱细胞基质生物支架模型,这些都导致了开发最佳动物细胞培养基的过程中的重大转折点,以跟上科学和临床研究的不断发展。betway必威官方网站必威体育娱乐平台