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论原代细胞培养：抗生素，是敌是友？

2019-08-21

在细胞培养的过程中，各种的“入侵者”总是防不胜防，不仅影响了细胞的生长状态，还破坏了实验结果。对于很多实验员来说，应对方案就是往培养基里面加抗生素，例如青霉素 (Penicillin) ，庆大霉素 (Gentamicin）或两性霉素 ( Amphotericin) 等等。但很多人不知道的是，不同抗生素会对细胞的代谢，增值，分化，甚至是基因表达都有不同程度的影响。因此抗生素的使用，虽然起到了抗污染，但同时也带来了新的问题。

早在1970年到1990年期间，就有不少报导指出β-内酰胺类抗生素，如青霉素，对于真核细胞培养有抑制增殖作用[1]。类似影响也有在氨基糖甙类抗生素上观察到。这种抑制增殖作用在原代细胞和干细胞上尤其明显[2-6]。由于细胞系具有永生性，因此抑制作用相对不明显。除此以外，抗生素的使用也可能会对基因表达有影响，更终影响实验结果。

在德国杜塞尔多夫Leibniz研究中心的Thomas Haarmann-Stemmann博士对抗生素的抑制增殖作用感同身受。Haarmann-Stemmann博士的研究方向是利用Normal human epidermal keratinocytes (NHEK, 正常人表皮角质形成细胞) 了解紫外线对皮肤细胞造成的机制和如何预防。他们用同一批细胞分两组进行平行验证，一组不加抗生素，一组加庆大霉素和两性霉素。4到5天后，无抗生素组差不多铺满了培养皿，而加了抗生素的只覆盖了30%-40%（图1）。

图1：NHEK细胞分别在无抗生素（左）和有抗生素（右）的培养基中培养7天后的效果。

虽然抗生素抑制细胞增殖的机制至今未有明确解释，但是根据内共生理论 (endosymbiont theory)，细胞内的线粒体是来源于细菌的，意味着分子组成和结构和细菌接近，因此对抗生素敏感。线粒体是细胞能量的主要来源，当其活性被抑制，就会导致细胞增殖被抑制。其实在实验时，只要对相关仪器，耗材和试剂进行严格消毒，细胞处理按规范操作，细胞还是不容易受污染的。

考虑到抗生素对细胞生长的负面影响，PromoCell的培养基均不添加抗生素，而且成分都是经过测试和优化，能让细胞达到更好的生长状态。如有必要，实验员也可以自行添加抗生素。快联系身边的基因人，找到合适你的培养基，参加买9送1活动吧！

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参考文献：

[1] Neftel, KLAUS A., and U. Hübscher. "Effects of beta-lactam antibiotics on proliferating eucaryotic cells." Antimicrobial agents and chemotherapy 31.11

[2] Llobet, Laura, et al. "Side effects of culture media antibiotics on cell differentiation." Tissue Engineering Part C: Methods 21.11 (2015): 1143-1147.

[3] Cooper, MATTHEW L., JULIE A. Laxer, and JOHN F. Hansbrough. "The cytotoxic effects of commonly used topical antimicrobial agents on human fibroblasts and keratinocytes." The Journal of trauma 31.6 (1991): 775-82.

[4] Cooper, Matthew L., et al. "Cytotoxicity to cultured human keratinocytes of topical antimicrobial agents." Journal of Surgical Research 48.3 (1990): 190-195.

[5] Divya S. Varghese, Shama Parween, Mustafa T. Ardah, Bright Starling Emerald, and Suraiya A. Ansari, “Effects of Aminoglycoside Antibiotics on Human Embryonic Stem Cell Viability during Differentiation In Vitro,” Stem Cells International, vol. 2017, Article ID 2451927, 18 pages, 2017

[6] Nygaard, Uffe H., et al. "Antibiotics in cell culture: friend or foe? Suppression of keratinocyte growth and differentiation in monolayer cultures and 3D skin models." Experimental dermatology 24.12 (2015): 964-965.