Môi trường nuôi cấy tế bào động vật

Môi trường nuôi cấy tế bào động vật

Nhu cầu dinh dưỡng của các tế bào động vật có vú lớn hơn vi sinh vật do,
không giống các vi sinh vật, động vật không trao đổi chất nitrogen vô cơ. Vì
thế, nhiều amino acid và vitamin cần phải được bổ sung vào môi trường.
Môi trường đặc trưng dùng trong nuôi cấy tế bào động vật bao gồm các
amino acid, các vitamin, các hormone, các nhân tố sinh trưởng, muối khoáng
và glucose. Ngoài ra, môi trường cần được cung cấp từ 2-20% (theo thể tích)
huyết tương của động vật có vú. Mặc dù huyết thanh có thành phần chưa
được xác định đầy đủ, nhưng nhiều nghiên cứu đã cho thấy nó rất cần thiết
cho sự phát triển và tồn tại của tế bào trong nuôi cấy. Môi trường Eagle
(Eagle 1959), đây là một trong những môi trường được sử dụng phổ biến
trong nuôi cấy tế bào động vật.
Huyết thanh dùng trong môi trường nuôi cấy không chỉ đắt tiền mà còn là
nguồn nhiễm bẩn virus và mycoplasma. Do bản chất hóa học của huyết thanh
chưa được xác định đầy đủ nên trong một số trường hợp có thể ảnh hưởng
xấu đến kết quả nuôi cấy. Sự hiện diện của nhiều protein khác nhau trong
huyết thanh cũng có thể làm phức tạp các quá trình phân tách và tinh sạch
đầu ra. Vì lý do đó, nhiều nghiên cứu đã được thực hiện để xây dựng công
thức môi trường không có huyết thanh. Những công thức này chứa các
hormone và các nhân tố sinh trưởng được tinh sạch để thay thế cho huyết
thanh.


Trước đây, huyết thanh của thai bò (fetal bovine serum-FBS), được bổ sung ở
nồng độ 1-20%, là rất cần thiết cho sự sinh sản của các tế bào động vật có vú.
Nhưng ngày nay, nhiều quá trình nuôi cấy tế bào ở quy mô lớn đã bắt đầu
thực hiện trong môi trường không có huyết thanh.
Thành phần môi trường Eagle (1959)

Tế bào động vật

Các tế bào động vật là tế bào eukaryote, chúng được liên kết với nhau bởi các
nguyên liệu gian bào để tạo thành mô. Mô động vật thường được phân chia
theo bốn nhóm: biểu mô (epithelium), mô liên kết (connective tissue), mô cơ
(muscle) và mô thần kinh (nerve).
Biểu mô tạo thành lớp phủ và lớp lót trên các bề mặt tự do của cơ thể, cả bên
trong và bên ngoài. Ở mô liên kết, các tế bào thường được bao bọc trong thể
gian bào rộng (kéo dài), đó có thể là chất lỏng, hơi rắn hoặc rắn. Các tế bào
mô cơ thường thon dài và được gắn với nhau thành một phiến hoặc một bó
bởi mô liên kết. Mô cơ chịu trách nhiệm cho hầu hết chuyển động ở động vật
bậc cao. Các tế bào mô thần kinh gồm có thân bào chứa nhân và một hoặc
nhiều phần mở rộng dài và mảnh được gọi là sợi. Các tế bào thần kinh được
kích thích dễ dàng và truyền xung động rất nhanh.
1. Các tế bào dịch huyền phù
Tế bào hồng cầu và bạch huyết là các mô liên kết không điển hình dạng thể
lỏng. Các tế bào máu hoặc dịch bạch huyết là các tế bào dịch huyền phù
(suspension cells), hoặc không dính bám khi chúng sinh trưởng trong nuôi
cấy in vitro. Các tế bào không dính bám không đòi hỏi bề mặt để sinh trưởng.
Chẳng hạn, các tế bào bạch huyết (lymphocytes) bắt nguồn từ mô bạch huyết
là các tế bào không dính bám và có hình cầu đường kính từ 10-20 µm. Chúng


có thể được nuôi cấy trong môi trường dịch lỏng theo phương thức tương tự
vi khuẩn.
2. Các tế bào dính bám
Hầu hết các tế bào động vật bình thường là các tế bào dính bám, vì thế chúng
cần có bề mặt để gắn vào và sinh trưởng. Trong các ứng dụng, người ta sử
dụng rộng rãi các loại tế bào dính bám là tế bào biểu mô và nguyên bào sợi
(fibroblast) (Hình 6.1b và c). Các tế bào dính bám cần có một bề mặt ẩm để

sinh trưởng như là thủy tinh hoặc plastic. Đĩa petri hoặc các chai trục lăn là
các loại được sử dụng rộng rãi nhất. Các chai được đặt nằm trên một trục lăn
quay tròn chậm trong tủ ấm. Chai có dung tích 1 L chứa khoảng 100 mL môi
trường là thích hợp cho các tế bào vừa sinh trưởng trên thành chai vừa tiếp
xúc với môi trường và không khí. Tuy nhiên, chai trục lăn chỉ dùng cho quy
mô phòng thí nghiệm vì diện tích bề mặt trên một đơn vị thể tích của chai
nuôi cấy khá nhỏ (500 cm2/L).

Các tế bào động vật thường được sử dụng trong nuôi cấy. (a) tế bào bạch
huyết, (b) tế bào biểu mô, (c) nguyên bào sợi
Tỷ lệ diện tích/thể tích có thể được tăng lên khi các tế bào sinh trưởng trên
các giá thể là polymer bọt biển (spongy), thể gốm (ceramic), các sợi rỗng,


bao vi thể (microcapsule), hoặc trên các hạt nhỏ có kích thước hiển vi gọi là
microcarrier.