細胞培養

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細胞培養製品

研究分野別の細胞培養用試薬

汎用の細胞培養用試薬

細胞培養とは？

初代培養細胞

初代培養細胞とは、動物や植物の組織から直接採取された細胞を培養したものです。単一の細胞タイプだけでなく、複数の細胞タイプが含まれており、複雑な細胞間相互作用の研究が可能です。
例：肝臓の初代培養細胞には肝細胞、肝単核細胞、クッパー細胞などが含まれています。

細胞株

細胞株とは、初代培養細胞を継代して増殖させた細胞です。生体での構造や機能を失った細胞であり、特定の性質（遺伝子型、表現型など）を維持したまま、安定的に増殖できる状態になります。正常細胞と比較して、増殖速度が速く、コロニー形成率も高くなり、自律性に富んでいます。また、培養中に悪性化することあり、がん細胞に共通する特徴を示すようになります。その結果、培養が極めて容易になり、実験においても非常に使いやすくなります。
例：CHO細胞、HEK293細胞、がん細胞など

細胞種

細胞種とは、細胞株よりもさらに均一な細胞集団を指します。より特異的な性質や機能を有します。
例：特定の薬物耐性を示す細胞など

培養条件：細胞培養で重要な要素とは？

培地

アミノ酸、炭水化物、ミネラル、ビタミン、成長因子など、細胞増殖に必要な栄養素を供給します。
培地の選定は、培養細胞の種類や目的に合わせて適切に行う必要があります。生物種・目的別にまとめた培地を下記にご紹介します。

また、細胞の多くは足場材が必要であり、個体または半固体の基質に接着した状態でなければ増殖できません。
ただし、一部浮遊して増殖させることができる細胞もあります。

培養容器/器材

細胞培養容器のサイズや形状は、実験データの再現性に直接的な影響を与えます。コンタミネーションの防止や接着細胞の足場材としての役割など、適切な培養環境を提供する重要な役割を担っています。
当社では、汎用的な培養容器、共培養容器、特殊培養容器を取り扱っています。

pH

多くの細胞はpH 7.2-7.4を好みますが、細胞の種類や培養条件によって、適切なpHは異なります。pHが適切でない場合、コンタミネーションや増殖阻害の原因となるため、適切な範囲に調整することが重要です。

温度

哺乳類細胞は36-37℃、昆虫細胞は27℃など、培養細胞の種類によって最適な温度が異なるため、それぞれの条件に合った温度を設定する必要があります。

気体

主に酸素（O₂）と二酸化炭素（CO₂）の濃度設定が重要です。一般的な培養では、5-20%の酸素濃度、5-10%の二酸化炭素濃度が用いられます。

その他の物理的要素

浸透圧、光、滅菌された環境なども細胞の増殖、生存に影響を与えます。

温度、湿度、CO₂濃度を一定に保つ方法としては、一般的にCO₂インキュベーターが用いられます。

CO₂インキュベーター

CO₂インキュベーターとは、恒温槽内のCO₂濃度を一定にコントロールできる機能を持ったインキュベーターのことです。一般的にディッシュなどの開放系で行う培養では、細胞をCO₂インキュベーター内に入れる必要があります。これは培地をpH 7.2 - 7.4という生理的な範囲に調整する必要があるためです。

37℃に保温された環境下では、培地に含まれるNaHCO₃からCO₂が放出されることによりNa₂CO₃が残存し、pHが上昇してしまいます。これに対して一定圧の下で炭酸ガスを吹き込むことでpHを下げて調整することができます。一方、密栓したフラスコなどの閉鎖系で培養を行う場合は通常の空気下で培養を行えるよう、NaHCO₃の濃度が調整された培地を利用します。

細胞の凍結保存

培養細胞の形状・性質

培養細胞は、形状・性質から大きく分けて、「浮遊細胞」と「接着細胞」の2つに分類されます。

浮遊細胞と接着細胞

培養細胞は組織から分離された後も、その性質を反映します。生体内において血液中を流れていた細胞は浮遊した状態、組織に付着していた細胞は接着した状態で培養されます。これを浮遊培養と接着培養といいます。

浮遊細胞の例：リンパ球、白血球など
接着細胞の例：上皮系細胞（endothelial cell）、線維芽系細胞（fibroblast）、神経芽系細胞（neuronal cell）など

浮遊培養

血液細胞、特にリンパ球由来細胞は通常の培養条件でも培養器材に付着せず、浮遊した状態で増殖します。浮遊培養は通常のディッシュを用いて行うこともできますが、大量の細胞を培養するには培地を攪拌する必要があり、そのための培養器材もさまざまに開発されています。

接着培養

線維芽様細胞や上皮様細胞の多くは培養系でも何らかの基質に付着しようとし、また付着しなければ増殖できません。例外としてがん細胞や長期間培養された正常細胞の中にも浮遊状態で増殖するものがあります。培養系に移すと培養器材に接着し、単層となって伸展・増殖します。

細胞の初代培養と継代培養

細胞培養でのコンタミネーションの原因・対策

参考文献

1. 井出利憲, 田原栄俊 著：「無敵のバイオテクニカルシリーズ　改訂　細胞培養入門ノート」 (羊土社) (2010).
2. 黒木登志夫, 許南浩 編：「実験医学別冊　培養細胞実験ハンドブック」 (羊土社) (2004).
3. 許南浩 編：「細胞培養なるほどQ&A」 (羊土社) (2003).
4. 中村幸夫：「目的別で選べる細胞培養プロトコール」(羊土社)(2012)
5. 柿木 章伸：「細胞培養」(Equilibrium Research)(2008)
6. 小山秀機 編：「細胞培養ラボマニュアル」(シュプリンガー・フェアラーク東京株式会社)(1999).
7. 社団法人生化学会 編：「細胞培養技術」(株式会社東京化学同人)(1990)

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