细胞培养（cell culture）概述
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一、细胞培养的历史沿革
细胞培养（cell culture）的历史可以追溯到1885年Willhelm Roux尝试利用盐水培养鸡胚组织并让其存活数天的记录。1907年，一位美国的动物学家Ross Granvlle Harrison利用悬滴法（hanging drop technique）将分离自青蛙胚胎的神经细胞种植在青蛙的淋巴液（frog lymph）中，并在培养数小时之后观察到轴突的生长，首次在体外模拟了细胞的生长以及复制等行为，Ross Granvlle Harrison也因此被誉为“细胞培养之父”。1910年，Montrose Thomas Burrows在从Harrison实验室学习了这种技术以后尝试用鸡血浆代替淋巴液培养细胞并获成功。此后，Montrose Thomas Burrows与其外科医生出身的同事Alexis Carrel进一步致力于哺乳动物组织的培养技术的研究。尤其是Alexis Carrel将外科手术严格的无菌技术引入细胞培养并发明了专门的细胞培养瓶（Carrel flask，卡氏培养瓶），显著改良了Ross Harrison所建立的培养技术并将其应用于成年组织细胞和肿瘤细胞的体外培养实践中。1912年，借着诺贝尔奖殊荣的激励，Alexis Carrel在体外成功培养了分离自鸡胚心脏的心肌细胞，并将其一直培养到了1946年。1949年，Alan Parks发明了–196ºC超低温冻存细胞的技术，成为细胞培养历史上又一次重大的技术进步。此后，抗生素和胰蛋白酶的出现，也极大促进了细胞培养技术的发展。1951年，来自于一名名叫Henrietta Lacks的黑人子宫颈癌妇女患者肿瘤组织的HeLa细胞系被成功建系，成为为系统的细胞培养技术体系建立的标志。此后，越来越多的细胞系被建立，科学家也开始尝试应用这些细胞系进行科学研究。等到上世纪60、70年代，商业化的细胞培养技术手段及产品开始出现，并不断推动细胞培养技术发展到今天。
二、细胞培养的基本概念
细胞培养是指从体内组织取出细胞并在体外模拟体内环境下，使之生存、生长、繁殖，并维持其结构和功能的一种培养技术。依据培养物的不同，又可将细胞培养分为细胞培养、组织培养（tissue culture）和器官培养（organ culture）：组织培养的对象多为来自活体一部分组织；细胞培养的对象多为将组织经机械或酶消化后的单个细胞悬液；器官培养的对象多为整个器官或器官之一部分。实际上，一般意义上的细胞培养与组织培养之间并无严格界限，其在体外的培养对象主要都是细胞，故常笼统地认为此二者具有相同或相似的含义。与细胞和组织培养不同，器官培养时细胞的类别以及细胞间的毗邻关系对器官的结构乃至功能至关重要，故将其特称为器官培养，以示其与细胞或组织培养的区别。
三、体外培养细胞的条件模拟
细胞在体外能否生存以及生活质量的好坏严格依赖于所提供的这种人工模拟环境是否与体内的生理环境一致或相似。概括说来，这种人工模拟的生存环境主要包括以下几方面的因素：
（一）营养需求
体外培养细胞时，营养需求是满足其生存、生长增殖的首要条件。而细胞培养基便是在体外培养细胞时供给细胞营养和促使细胞生长增殖的基础物质。
1、细胞对营养的需求主要包括以下几个方面：
（1）氨基酸
氨基酸既是细胞合成蛋白质的原料，也是细胞重要的能量来源，氨基酸的种类及数量影响着细胞的密度、增殖、活力等诸多方面。几乎虽有的细胞均需要下列12种必需氨基酸：精氨酸、缬氨酸、酪氨酸、组氨酸、色氨酸、苏氨酸、苯丙氨酸、蛋氨酸、赖氨酸、亮氨酸、异亮氨酸、胱氨酸。而在培养基中添加一定量的非必需氨基酸能够减少细胞合成这些氨基酸的代谢负担，也有助于补充一些因生长等生命活动所造成的非必需氨基酸亏空，比如谷氨酰胺就是许多细胞代谢活动的重要的氮源或基本物质。
（2）碳水化合物（糖类）
用于细胞培养糖类物质主要有葡萄糖和半乳糖，其中以葡萄糖最为多用。糖类物质是细胞最主要的能量来源，同时也是生物合成核酸、氨基酸、脂类物质重要的碳源。半乳糖有时被用于代替葡萄糖，这是因为其可以以较低的速率进行代谢，有助于降低乳酸的堆积。
（3）无机盐
无机盐对于基础培养基渗透压的调节至关重要，同时还对细胞跨膜电位的调节、细胞附着以及一些酶的活性调节具有重要作用。经常添加的无机盐离子主要有钠、钾、镁、磷、钙等。
（4）维生素
维生素是诸多细胞代谢活动重要的辅酶，严重影响着细胞的活力与增殖。生物素、叶酸、烟酰胺、核黄素、维生素C、维生素B 12 、吡哆醇等都是培养基需要添加的成分，尤其以B族的维生素常见。
细胞培养（cell culture）的历史可以追溯到1885年Willhelm Roux尝试利用盐水培养鸡胚组织并让其存活数天的记录。1907年，一位美国的动物学家Ross Granvlle Harrison利用悬滴法（hanging drop technique）将分离自青蛙胚胎的神经细胞种植在青蛙的淋巴液（frog lymph）中，并在培养数小时之后观察到轴突的生长，首次在体外模拟了细胞的生长以及复制等行为，Ross Granvlle Harrison也因此被誉为“细胞培养之父”。1910年，Montrose Thomas Burrows在从Harrison实验室学习了这种技术以后尝试用鸡血浆代替淋巴液培养细胞并获成功。此后，Montrose Thomas Burrows与其外科医生出身的同事Alexis Carrel进一步致力于哺乳动物组织的培养技术的研究。尤其是Alexis Carrel将外科手术严格的无菌技术引入细胞培养并发明了专门的细胞培养瓶（Carrel flask，卡氏培养瓶），显著改良了Ross Harrison所建立的培养技术并将其应用于成年组织细胞和肿瘤细胞的体外培养实践中。1912年，借着诺贝尔奖殊荣的激励，Alexis Carrel在体外成功培养了分离自鸡胚心脏的心肌细胞，并将其一直培养到了1946年。1949年，Alan Parks发明了–196ºC超低温冻存细胞的技术，成为细胞培养历史上又一次重大的技术进步。此后，抗生素和胰蛋白酶的出现，也极大促进了细胞培养技术的发展。1951年，来自于一名名叫Henrietta Lacks的黑人子宫颈癌妇女患者肿瘤组织的HeLa细胞系被成功建系，成为为系统的细胞培养技术体系建立的标志。此后，越来越多的细胞系被建立，科学家也开始尝试应用这些细胞系进行科学研究。等到上世纪60、70年代，商业化的细胞培养技术手段及产品开始出现，并不断推动细胞培养技术发展到今天。
二、细胞培养的基本概念
细胞培养是指从体内组织取出细胞并在体外模拟体内环境下，使之生存、生长、繁殖，并维持其结构和功能的一种培养技术。依据培养物的不同，又可将细胞培养分为细胞培养、组织培养（tissue culture）和器官培养（organ culture）：组织培养的对象多为来自活体一部分组织；细胞培养的对象多为将组织经机械或酶消化后的单个细胞悬液；器官培养的对象多为整个器官或器官之一部分。实际上，一般意义上的细胞培养与组织培养之间并无严格界限，其在体外的培养对象主要都是细胞，故常笼统地认为此二者具有相同或相似的含义。与细胞和组织培养不同，器官培养时细胞的类别以及细胞间的毗邻关系对器官的结构乃至功能至关重要，故将其特称为器官培养，以示其与细胞或组织培养的区别。
三、体外培养细胞的条件模拟
细胞在体外能否生存以及生活质量的好坏严格依赖于所提供的这种人工模拟环境是否与体内的生理环境一致或相似。概括说来，这种人工模拟的生存环境主要包括以下几方面的因素：
（一）营养需求
体外培养细胞时，营养需求是满足其生存、生长增殖的首要条件。而细胞培养基便是在体外培养细胞时供给细胞营养和促使细胞生长增殖的基础物质。
1、细胞对营养的需求主要包括以下几个方面：
（1）氨基酸
氨基酸既是细胞合成蛋白质的原料，也是细胞重要的能量来源，氨基酸的种类及数量影响着细胞的密度、增殖、活力等诸多方面。几乎虽有的细胞均需要下列12种必需氨基酸：精氨酸、缬氨酸、酪氨酸、组氨酸、色氨酸、苏氨酸、苯丙氨酸、蛋氨酸、赖氨酸、亮氨酸、异亮氨酸、胱氨酸。而在培养基中添加一定量的非必需氨基酸能够减少细胞合成这些氨基酸的代谢负担，也有助于补充一些因生长等生命活动所造成的非必需氨基酸亏空，比如谷氨酰胺就是许多细胞代谢活动的重要的氮源或基本物质。
（2）碳水化合物（糖类）
用于细胞培养糖类物质主要有葡萄糖和半乳糖，其中以葡萄糖最为多用。糖类物质是细胞最主要的能量来源，同时也是生物合成核酸、氨基酸、脂类物质重要的碳源。半乳糖有时被用于代替葡萄糖，这是因为其可以以较低的速率进行代谢，有助于降低乳酸的堆积。
（3）无机盐
无机盐对于基础培养基渗透压的调节至关重要，同时还对细胞跨膜电位的调节、细胞附着以及一些酶的活性调节具有重要作用。经常添加的无机盐离子主要有钠、钾、镁、磷、钙等。
（4）维生素
维生素是诸多细胞代谢活动重要的辅酶，严重影响着细胞的活力与增殖。生物素、叶酸、烟酰胺、核黄素、维生素C、维生素B 12 、吡哆醇等都是培养基需要添加的成分，尤其以B族的维生素常见。
