昆虫细胞培养基的发展经历

背景及概述^[1-2]

培养基是用以培养各种生物的基质或营养液。其中含有生物生长发育所需要的营养物质、足够的能源和适宜的pH等。不同的生物所需要的营养成分各不一样，而且由于培养目的的不同，培养基的成分也不相同。培养基的种类很多，其中根据培养基中营养物质来源的不同，培养基大致可分为三类：即浸出液或天然培养基、合成培养基(由已知的营养成分配制而成)和半合成培养基(在合成培养基中添加少量天然有机物质，或在天然培养基中添加一些已知化合物)。按培养基的物理状态也可分为两类：一为溶液状态的液体培养基，一为固体(加琼脂等凝固剂)培养基。此外，根据培养的特定目的和用途还可分成其他一些不同的类型。培养基的各种营养成分配好后，都要经过高压灭菌才能接种。培养基在生命科学各个方面的研究和应用，都有着重要的意义。现已广泛应用于各类生物的培养，包括藻类、菌类、地衣、苔藓、蕨类和种子植物，也包括单细胞培养、花药和组织培养，以及动物细胞和试管羊、试管婴儿的培养等。

昆虫细胞培养基是昆虫细胞培养的关键，培养基是昆虫细胞赖以生长、增值、分化的重要因素。昆虫细胞对营养的要求较高，往往需要多种氨基酸、维生素、辅酶、核酸、嘌呤、嘧啶、激素和生长因子。大部分昆虫细胞都利用葡萄糖、果糖或麦芽糖作为主要碳源和能源，不同种类的昆虫细胞对氨基酸有不同的要求，至少有14种必需的氨基酸是细胞本身不能合成而必须由培养基提供的。细胞需要谷氨酰胺合成核酸和蛋白质，维生素对促进昆虫细胞生长、促进细胞贴附有作用，泛酸、异已酸、乙酸及核黄素等对细胞的存活是有利的，胆碱、吡哆醇、硫胺素、尼克酰胺等可促进细胞增殖，无机盐在培养基中维持昆虫细胞生长的渗透压。水解乳蛋白(LactalbuminHydrolysate，LH)和酵母提取物(Yeastolate，YL)是昆虫细胞培养基中最常用的添加物，YL是维生素和嘌呤的主要来源，而LH是不定成分氨基酸的主要来源。

昆虫细胞培养基的发展^[2]

昆虫细胞培养基的发展经历了天然培养基、合成培养基和无血清培养基三个阶段。天然培养基采用取自动物体液或从组织中提取的成分作为培养液。合成培养基的特点是各种成分已知。无血清培养基是在已知细胞所需营养物质和贴壁因子基础上，在基础培养基中加入适宜的促细胞生长因子，能够保证细胞生长良好无须补加血清的培养基。昆虫细胞培养基的发展主要是合成培养基的发展。目前已有三种商品化的培养基：Grace培养基、IPL41培养基和TC100培养基。现有的培养基是在分析昆虫血淋巴的化学组成基础上发展和形成的。Wyatt分析了家蚕血淋巴组分后，人工配制了一个由21种氨基酸、5种无机盐、3种有机酸、果糖、海藻糖、葡萄糖所组成的基础培养基，并相应地调节pH值和渗透压。Grace在Wyatt的昆虫培养基中加入9种水溶性的B复合维生素，改进了Wyatt的培养液，并首次建立了无脊椎动物的细胞系桉蚕蛾卵巢细胞系。

后来的研究发现在合成培养基中加入动物血清(小牛血清或胎牛血清)，能更有效地促进细胞的生长与繁殖。最初的Grace培养基是将Hink液加入水解乳蛋白和酵母提取物，并用10%已灭活的胎牛血清替代了昆虫血淋巴。Gardiner等对Grace培养基进行了修改并定名为TC100，TC100适合于苜蓿丫蚊夜蛾核型多角体病毒在草地贪夜蛾细胞系(Sf细胞系)中生长，但它仅适用于实验室培养而不适用于大规模生产。Weiss等改进了最初的IPL培养基，研制了新的IPL41培养基，扩大了昆虫细胞的生产规模，有利于昆虫杆状病毒的有效生产。这三种商品化培养基既有粉末状的，又有液体的，在实验室的应用中一般是补加10%的血清用于昆虫细胞培养。但是这三种培养基并不能适合于任何细胞系，不同的昆虫细胞系可能在其中一个培养基中生长较好，或这样培养的细胞对病毒的感染较为敏感。

主要参考资料

[1] 海洋大辞典

[2] 昆虫细胞培养及其应用进展