百科知识|细胞培养

实际上，术语“细胞培养”现在是指来源于多细胞真核生物的细胞，特别是动物细胞的培养，与其他也能生长细胞的培养类型相反，例如植物组织培养、真菌培养和微生物培养。细胞培养的历史发展和方法与组织培养和器官培养有着密切的联系。病毒培养也与病毒相关，以细胞为宿主。
细胞培养的应用


动物细胞系的大规模培养是生产病毒疫苗和其他生物技术产品的基础。人干细胞的培养用于扩大细胞数量，并将细胞分化为各种体细胞类型以进行移植。干细胞培养还用于收获干细胞释放的分子和外来体，以达到治疗发展的目的。

通过重组DNA（rDNA）技术在动物细胞培养中产生的生物产品包括酶、合成激素、免疫生物学（单克隆抗体、白介素、淋巴因子）和抗癌剂。尽管可以在细菌培养物中使用rDNA产生许多更简单的蛋白质，但是目前必须在动物细胞中制备糖基化（碳水化合物修饰）的更复杂的蛋白质。这种复合蛋白的重要例子是促红细胞生成素激素。生长哺乳动物细胞培养物的成本很高，因此正在进行研究以在昆虫细胞或高等植物中产生这种复杂的蛋白质，使用单个胚胎细胞和体细胞胚作为通过粒子轰击，转运基因表达和共聚焦显微镜观察是其应用之一。它还提供了确认体细胞胚的单细胞起源和第一次细胞分裂的不对称性，从而启动了这一过程。

细胞培养也是细胞农业的一项关键技术，其目的是提供新产品和新方法，利用细胞和微生物来生产现有农产品，例如牛奶、肉、香料和犀牛角。因此，它被认为是实现无动物农业的一种手段。它也是教授细胞生物学的主要工具。

研究在组织工程、干细胞和分子生物学主要涉及在平坦的塑料皿的细胞培养物。这项技术被称为二维（2D）细胞培养，最早是由威廉·鲁克斯（Wilhelm Roux）发明的，他在1885年去除了一部分雏鸡的髓质板，并将其在温暖的盐水中在平板玻璃上放置数天。盘子。随着聚合物技术的发展，出现了当今用于2D细胞培养的标准塑料培养皿，通常称为皮氏培养皿。德国细菌学家朱利叶斯·理查德·皮特里（Julius Richard Petri）在担任该实验室的助手时通常被认为是这项发明罗伯特·科赫（Robert Koch）。如今，各种研究人员还利用培养实验室用烧瓶、锥形瓶，甚至是一次性袋子（如一次性生物反应器中使用的袋子）进行培养。

除了培养皿外，科学家一直在使生物来源的基质（例如胶原蛋白或纤维蛋白）中的细胞生长，并且最近在合成水凝胶（例如聚丙烯酰胺或PEG）上生长细胞。他们这样做是为了引起在常规刚性底物上不表达的表型。有在控制日益增长的兴趣矩阵刚度，已经导致发现在诸如一个概念：

    干细胞自我更新
    沿袭规范
    癌细胞表型
    纤维化
    肝细胞功能
    机械感测

三个维度的细胞培养被誉为“生物学的新维度”。目前，细胞培养的实践仍然基于二维中单个或多个细胞结构的变化组合。目前，在包括药物发现、癌症生物学、再生医学、纳米材料评估和基础生命科学研究在内的研究领域中，对3D细胞培养物的使用有所增加。可以使用支架或基质或以无支架的方式培养3D细胞培养物。基于支架的培养物利用无细胞3D基质或液体基质。通常在悬浮液中产生无支架的方法。有多种平台可用于促进三维细胞结构的生长，包括支架系统，例如水凝胶基质和固体支架，以及无支架系统，例如低粘附力板、纳米粒子促进的磁悬浮和悬挂式吊盘。