细胞实验室关于细胞培养的相关问题

在细胞实验室里，细胞培养是将活体组织或细胞从试验动物体内取出，放在模拟体内生存环境的体外环境中，使高体细胞生长、发育的一种方法。目前，世界众多研究领域集中在优化细胞培养环境、改变细胞特性、提高产品的产率上。本文对细胞培养的一些问题进行了总结。

1、细胞培养环境

细胞培养环境中YZ因素的积聚是提高细胞密度的主要限制因素。

（1）体外动物细胞培养中氨离子的积累是YZ细胞生长的主要因素之一。氨来源于两方面:一是直接来源于培养基, 一是细胞代谢所产生。但两者都涉及谷氨酰胺, 因此需要防止培养基中Gln 自然分解, 限制Gln 用量, 并尽量去除培养基中的氨。

（2）乳酸是细胞糖代谢的产物：其中比较有效果的措施是降低培养基中葡萄糖浓度以减少乳酸产生的同时, 必须平衡葡萄糖和Gln 的比例。这些代谢改变机理的研究将有利于设计适当的控制方案。

（3）随着细胞培养规模和培养密度的增大, 二氧化碳的产生速率比通过换气从培养基中去除二氧化碳快因而导致CO2 积聚, 从而对细胞产生毒性作用或者改变细胞代谢水平。所以控制通气参数, 平衡氧的输送及CO2 的去除, 防止生物反应器运转中CO2 积聚仍是明智选择。

（4）甲基乙二醛(MG)主要是丙糖磷酸去除磷酸基后的代谢产物, 也是脂类、氨基酸代谢的产物, 对于细胞有潜在的损伤作用。通过批次培养中限制葡萄糖用量来降低葡萄糖消耗, 由此来确定降低糖酵解代谢是否导致细胞内MG 浓度降低, 从而Z终确定MG 浓度降低。

（5）渗透压对细胞的生长YZ作用。高渗透压不仅影响细胞批次培养中产量, 而且影响细胞生长速度、对数生长期的长短、细胞死亡的速度等。可以用NaCl 、KCl 还是蔗糖浓度调节渗透压。

（6）机械搅拌与喷气损伤。目前用多孔微载体替代了容易使细胞受机械搅拌与喷气损伤的常规载体。

2、细胞死亡与凋亡 

大规模细胞培养的后期,维持细胞高的活力是个富有挑战性的课题。Z初的研究似乎表明细胞死亡大多由于坏死,而人们逐渐认识到至少是一些细胞系在生物反应器中细胞死亡主要原因是细胞凋亡。随着细胞凋亡分子机制研究的不断深入,细胞凋亡的发生被认为是大规模细胞培养过程的重要制约环节, 预防并控制细胞凋亡也因此成为研究热点。用基因工程方法将bcl -2 基因这种细胞凋亡YZ基因导入细胞, 成为众多研究者的选择。

3、培养基与细胞系

动物细胞培养基是细胞赖以体外生长、增殖、分化的重要因素。在经历了天然培养基、合成培养后, 无血清培养基成为当今细胞培养领域研究的一大课题。无血清培养基的优势在于避免了血清的批次、质量、成分等对细胞培养造成的污染、毒性作用和不利于产品纯化等不良影响。

4、过程监控

大规模动物细胞培养中由于大量细胞的代谢,细胞培养环境迅速改变, 在线过程监控更为重要。在生物反应器中, 温度、pH 值、溶解氧浓度是细胞培养规模放大的早期研究内容。现在, 这三个参数对细胞的影响已经明确, 并在培养过程中实行了有效控制。

5、三维立体微环境

细胞生长离不开三维立体微环境中各种细胞因子、生长因子、细胞间及细胞与细胞外基质（ extra － cellular matrix，ECM) 间相互粘附等多种信号的调节。体外细胞培养技术就是在体外维持细胞、组织及器官生存及生长的一种技术。

6、微生物污染

细胞培养污染是指培养环境中侵入了对细胞生存有害的成分和造成细胞变异的异物。生物污染一般包括：细菌、霉菌、支原体、病毒、黑蛟虫污染，还有细胞交叉污染。