세포의 성장 및 유지

세포 성장 단계

세포 배양 연구에서 정확한 데이터를 얻기 위해서는 적절한 세포 성장을 보장하는 것이 매우 중요합니다. 세포 수는 혈구계수기나 자동 세포 계수기를 사용하여 측정할 수 있으며, 자동 세포 계수기를 사용하면 더 정밀한 세포 수를 얻을 수 있습니다.

배양에서의 세포 성장은 일반적으로 다음 네 단계로 진행됩니다:

1. 지연기(Lag phase) – 세포가 배양 조건에 적응하는 단계로, 분열이 일어나지 않습니다.
2. 로그(대수) 성장기 – 세포가 활발히 분열하므로, 이 단계가 세포 집단의 성장을 평가하거나 데이터를 수집하기에 가장 적합한 시기입니다. 후기 로그 성장기는 세포를 패싱(재배양)하기에 가장 좋은 시기입니다.
3. 정체(정지)기 – 세포가 100% 밀집도에 가까워짐에 따라 성장이 둔화되며, 세포 노폐물이 축적되고 자원이 고갈됨에 따라 세포가 스트레스나 손상에 가장 취약해집니다.
4. 감소기 – 세포 사멸이 주를 이루면서 생존 세포 수가 감소합니다.

세포 배양 배지, 보충제 및 시약

배양된 세포는 성장을 위해 영양분의 공급이 필요합니다. 포유류 세포 배양 배지는 균형 잡힌 염류, 탄수화물, 아미노산, 비타민, 지방산 및 지질, 단백질과 펩타이드, 미량 원소, 성장 인자를 공급하는 것 외에도 생리학적 pH를 유지해야 합니다. 태아 소 혈청(FBS)은 이러한 필수 세포 영양소의 상당수를 함유하고 있으며, 배양된 세포와 조직의 성장을 지원하는 것으로 입증되었기 때문에 포유류 세포 배양에 가장 널리 사용되는 성장 보충제입니다. 정의된 배지나 동물성 성분이 감소된 배지가 필요한 용도의 경우, 제노프리(xeno-free) 배지 제형이 성분이 명확히 알려진 동물성 성분이 없는 배지 제형을 제공합니다.

배지와 보충제는 종종 기회성 미생물의 증식을 위한 풍부한 영양소를 제공하므로, 성공적인 세포 배양을 위해서는 무균 기법을 준수하고 정기적인 관찰을 통해 세포 사멸을 유발하거나 생체 내와 유사한 성장을 방해할 수 있는 오염 물질의 부재를 확인해야 합니다. 현미경으로 관찰할 수 없는 일반적인 미생물 오염 물질의 경우, 마이코플라스마 검출 시약을 이용한 정기적인 선별 검사를 통해 배양 및 조직 증식 환경을 보호할 수 있습니다.  

S. cerevisiae 및 P. pastoris(Pichia)와 같은 효모 배양은 재조합 단백질 발현 및 유전자 기능 연구를 위한 연구에서 흔히 사용됩니다. 효모 배지 조성에 일반적으로 포함되는 필수 영양소로는 펩톤, 효모 추출물, 덱스트로스 또는 포도당이 있습니다.

세포 계대 배양 요령 및 노하우

세포 배양 환경 및 배양 용기

배양 세포는 조직 배양 플라스크 및 멀티웰 플레이트, 세로학적 피펫, 멸균 병 상단 필터, 멸균 주사기 필터 등 일회용 멸균 플라스틱 기구를 사용하여 배양 및 취급됩니다. 플라스틱 조직 배양 플라스크와 플레이트는 일반적으로 부착성 세포의 부착을 용이하게 하기 위해 친수성 표면을 갖도록 처리됩니다. 2차원 표면의 대안으로, 미세다공성 막 기반 플레이트는 세포 이동, 세포 간 통신, 세포 분극과 같은 복잡한 세포 분석에 더 생리학적인 성장 환경을 제공합니다.

배양된 세포는 그 유래 생물체 내에서 이러한 매개변수를 재현하는 온도와 기체 환경에서 유지되어야 합니다. 세포와 배지가 들어 있는 배양 용기는 일반적으로 온도와 기체 혼합물을 정밀하게 제어할 수 있는 배양 장치에서 관리됩니다. 그러나 미세유체 기술을 활용하여 배양 과정 중에도 중단 없이 세포 영상을 관찰할 수 있게 해주는 소규모 벤치탑 배양 시스템은 예측 가능한 체외 모델을 위한 가장 실제와 유사한 환경을 제공할 수 있습니다.