細胞の成長に影響を与える7つの要因

要約: 細胞はinvitroで培養され、体の調節と制御を失います。 したがって、栄養要件を満たすことに加えて、細胞の生活環境は日中の生活環境に近くなければなりません。 温度、浸透圧、pHなどの環境の培養条件は、どちらも細胞の成長に影響を与える可能性があります。

1.温度

一般に、哺乳類および家禽細胞のin vitro培養に適した温度は37〜38 ℃ です。 温度が高すぎるか低すぎると、細胞の成長に影響します。 低温に耐える細胞の能力は、耐熱性の能力よりも強い。

低温下では、細胞代謝の活力と核分裂が減少します。 温度が0 ℃ より低いとき、それは細胞代謝に影響を与えますが、有害な影響はありません。 細胞が23〜25 ℃ に置かれるとき、細胞はまだ生き残り、成長することができますが、速度は遅くなります。

ただし、魚の細胞の場合、適切な培養温度は23〜25 ℃ です。 温度が低すぎると、温度が凝固点を下回り、細胞は細胞外水と細胞質の凍結により死にます。ただし、グリセロールまたはジメチスルホキシドを培地 (DMSO) およびその他の保護剤に添加した場合、アンプルに封入した後、 液体窒素または低温冷蔵庫 (-70 ℃) に入れて、保護的な役割を果たすことができます。この時点で、細胞は-70 ℃ 未満の温度に耐えることができます。解凍後、細胞の回復は成長と増殖を続けることができ、細胞の特性はまったく影響を受けません。 これが細胞を保存する主な手段です。

高温は細胞培養には良くありません。 細胞は39〜40 ℃ で1時間培養され、一定のダメージを受けますが、それでも回復することは可能です。しかし、彼らは数時間2 ℃ で温度上昇に耐えることができません。つまり、41〜42 ℃ で1時間培養され、細胞の損傷は深刻です。 温度が43 ℃ を超えると、ほとんどの細胞が死滅する。 高温は主に酵素の不活性化、脂質の破壊、核分裂の破壊を引き起こします。 コアグラーゼの生成は、細胞を凝固させ、タンパク質を変性させます。 したがって、細胞は、インビトロで培養されるとき、常に高温を回避する。

2.浸透圧

細胞は、高張溶液と低張溶液ですぐに収縮または膨張して破裂する可能性があります。 したがって、浸透圧はin vitro細胞培養の重要な条件の1つです。 In vitro培養における哺乳類および他の動物組織細胞の浸透圧の維持は、主にNaClに関連していますが、他の電解質と浸透圧との関係は無視できません。 そして正常な浸透圧を維持するために特定の比率に従って媒体のイオンバランスを制御することは非常に重要です。 これは、細胞の緊張を維持するだけでなく、細胞の代謝を調節するためでもあります。 細胞外イオン輸送とイオン濃度は他の栄養素 (アミノ酸、糖など) の輸送を変化させ、基本的な細胞合成システムに直接影響を与えるためです。

理想的な浸透圧は、細胞の種類や人種によって異なります。 ヒト血漿の浸透圧は290mmol/Lであり、これはヒト細胞をin vitroで培養するための理想的な浸透圧と見なされている。 哺乳類細胞の浸透圧は一般に290〜300mmol/Lであり、マウス細胞は約310mmol/Lである。 実際の用途では、260〜320mmol/Lの浸透圧がほとんどの細胞に適しています。

3.ガス环境とPH値

In vitroでの細胞の栽培には、理想的なガス環境が必要です。 酸素と二酸化炭素は細胞の生存に必要な条件です。

• 酸素

酸素は細胞のトリカルボン酸回路に関与して、さまざまな必要な成分の成長、増殖、合成のために細胞に供給するエネルギーを生成します。 一部の細胞は低酸素条件下で解糖によってエネルギーを得ることができますが、ほとんどの細胞は低酸素下では生き残れません。 酸素張力は通常、大気状態よりもわずかに低く維持され、酸素分圧が大気中の酸素含有量を超えると、一部の細胞に有害である可能性があります。

• 二酸化炭素

オープンカルチャー (ルーズキャップカルチャーまたはカルチャープレートカルチャーを備えたディッシュまたはカルチャーフラスコ) を使用する場合、セルは通常、95% の空気と5% の二酸化炭素の混合ガス環境に配置されます。 CO2は細胞の代謝物であるだけでなく、細胞増殖部位でもあります。 これは、培地のpHを維持することに関連している。 気密ボトル内のCO2濃度が低い場合、細胞は成長しやすく、一般的に1% 以上であり、そうでなければ細胞に損傷を与えます。 増加したCO2はpH値を低下させる。

• PH値

ほとんどの細胞はpH 7.2から7.4の条件下での成長に適しており、pH 6.8より低いかpH 7.6より高いかは細胞に有害であり、さらには変性または死に至る。 様々な細胞は、pHに対する異なる要件を有する。 酸性環境は、アルカリ性環境よりも細胞の成長に有利です。

4.非毒性と灭菌

非毒性で無菌は、in vitroで細胞を培養するための主要な環境条件です。 細胞は生体の奥深くに入り、バクテリアや有害物質に侵入することがあります。 体は強力な解毒システムと免疫システムを持っているので、簡単に損傷することなく解毒または排除することができます。 しかし、invitro環境では、防御システムは失われます。 有害物質が侵入したり細菌が汚染されたりすると、細胞死につながり、以前のすべての取り組みを放棄する可能性があります。 たとえば、培養フラスコ、培養皿、培地、ボトルストッパーに細胞毒性がある場合、培養プロセスは細胞死を引き起こす可能性があります。 したがって、これらの道具や材料を選択するときは、それに注意を払ってください。 これらのアイテムが完全に消毒されていない場合、それらはバクテリアを運ぶか、または操作プロセス中に誤って細胞を汚染します、それらはまた細胞死を引き起こします。 相互汚染が発生すると、元のセルは元の特性を失います。 だからそれは十分な注意を払うべきです。

5.放射および超音波

• 目に見える光

可視光の波長は390〜780nmです。 可視光のさまざまな色の光は、細胞の変性を引き起こし、核分裂の間隔を延長し、細胞付着の能力を大幅に低下させる可能性があります。 したがって、in vitroで培養された細胞は、できれば栽培または暗闇での短期保管において、直射日光を避ける必要があります。

• 紫外线

弱い紫外線の下で強い耐性を持つ細胞はあまり変化しませんが、敏感な細胞にダメージを与えます。 紫外線が強い場合、完全な有糸分裂を実行することはできません。有糸分裂中に相乗効果が増加します。

• 放射線

X線は細胞に明らかな損傷を与えます。 B線は核の分裂に影響を与える可能性があります。 R線は核分裂の数を減らし、異常な核分裂を引き起こし、細胞死を引き起こす可能性があります。

• 超音波

超音波振動の下で、細胞はすぐに破裂します。 細胞死の原因はキャビテーションによって引き起こされます。 超音波が2.5W/c㎡の場合、細胞が損傷し、染色体が異常になり、核染色体が最初に異常になります。

6.セルシード密度

細胞のinvitro培養では、細胞播種数は細胞の成長に影響を与えます。 適切な播種密度は細胞増殖を促進することができます。 播種密度が低すぎるか高すぎる場合、それは細胞の成長と増殖を助長しません。

適切な接種濃度を選択する方法は、細胞の代謝、成長、繁殖速度、および作業の必要性に応じて決定する必要があります。 一般的に言えば、代謝が活発で成長が速い細胞 (腫瘍細胞など) は、低濃度で接種する必要があります。正常な組織細胞の場合は、成長は遅く、代謝は十分に活発ではなく、接種濃度は高くなる可能性があります。 種子を保存することであるか、緊急の使用を必要としない場合、接種はより低くなる可能性があります。時には細胞の形態と構造の観察を容易にするために、接種濃度も適切に減らすことができます。

7.コンテナ回転速度

培養細胞は研究の必要性のために容器内で回転することがありますが、その理由は、回転が十分な栄養素物質の流れと完全な酸化を提供するためである可能性があります。