【생물학】 세포실험 프로토콜 2강. 세포실험 개요 2부

세포실험 프로토콜 2강. 세포실험 개요 2부

 

추천글 : 【생물학】 세포배양 프로토콜 목차 

---

1. 개요 [본문]

2. 동물세포배양의 종류 [본문]

3. 세포 고정화 [본문]

4. 세포배양의 역사 [본문]

---

 

1. 개요 [목차]

⑴ 목적

① 세포의 양적 대량배양

② 세포에 의해 생산되는 물질 대량생산

○ 동물세포 유래 : 백신, 항체, 효소, 호르몬

○ 식물세포 유래 : 의약품, 식품첨가제, 향료, 농약, 식물호르몬, 효소

⑵ 동물세포

① 동물세포 크기 : 직경 10 ~ 30 ㎛

② 동물세포 증식 : 약 10 ~ 50시간의 doubling time

③ 동물세포 노페물 : 암모늄, 젖산 

④ 대부분 부착형 세포 

⑶ 용어

① 세포주(cell line) : 최초로 배양을 시작하게 된 세포

② passage number : 서브컬쳐를 거친 횟수

○ stem cell : passage number가 4-8인 게 적당함

○ cancer cell : passage number의 제한이 없음

③ generation number : 세포분열을 거친 횟수

④ split ratio : 서브컬쳐 시 몇 개로 나누어지는지

⑤ generation number과 passage number의 관계

 

 

⑷ 요인

① 요인 1. 지지물질 관련

○ 부착형 세포가 대부분 : 지지물질의 표면 대 부피의 비가 커야 함

② 요인 2. 물질전달 관련

③ 요인 2-1. 외부환경 조건의 제어 : 온도, pH, DO, 영양물, 산화환원전위, CO₂ 농도

○ 온도 : 37 ± 0.2 ℃. 범위가 좁고 특히 고온에 민감

○ pH : 배양 초기에 증가 경향. 세포 증식 시 젖산이 쌓여 pH 저하

○ 용존산소량(DO) 

○ 대사 진행에 따라 DO 감소

○ 고밀도 DO는 세포 독성

○ 용존산소가 낮을 때 : 산소가스 통기

○ 용존산소가 높을 때 : 질소가스 통기 

○ 영양분 : 배지교환을 통해 지속적으로 영양분 공급

○ 종류 1. 회분식 배양

○ 종류 2. 연속식 배양

○ 통기방법 : 산소전달을 극대화하기 위한 통기방법 사용

④ 요인 2-2. 젖산, 암모늄 등의 유독성 대사물질의 축적을 최소화 해야 함

⑤ 요인 3. 기계적 자극 관련

○ 교반속도 최소화 : 세포의 기계적 손상을 최소화하기 위함

 

 

2. 동물세포배양의 종류 [목차]

⑴ 액체배양의 종류 : 표면배양, 심부배양(submerged culture), 투석배양

⑵ 액체배양, 부유세포

① 방법 1. stirrer flask

○ 교반속도를 최소화 : 세포에 가해지는 전단응력 최소화

② 방법 2. biostat 

○ 깨끗한 배지를 공급하고 생성물은 배출하여 조건을 일정하게 함

③ 방법 3. mixing & aeration

④ 방법 4. rotating chamber

○ 구성 1. cell chamber : 세포가 집적

○ 구성 2. 반투과성 막 

○ 구성 3. sampling port : 세포 생산물이 나가는 통로 

⑤ 방법 5. hollow fiber

⑥ 방법 6. perfused suspension culture 

○ 정의 : 세포를 hollow fiber의 가장자리의 좁은 구획에 가두어 놓고 새로운 배지를 perfusion(flow-through)시키고 다 쓴 배지를 관을 따라 배출하는 시스템 (ref)^]

○ 장점 : 세포의 증식을 상당히 개선. 세포의 중층화 유도

⑦ 방법 7. NASA bioreactor

○ 정의 : 회전을 시켜서 무중력 상태로 만들어 그 속에 세포를 배양하는 방법

○ 장점 : 무중력 상태이기 때문에 물리적 손상 최소화

○ 회전을 멈추면 세포들이 가라앉아서 배지를 갈아줄 수 있음

⑶ 액체배양, 접착세포

① 방법 1. nunc cell factory

○ 사각형의 petri dish unit이 쌓여 있는 모양 

② 방법 2. flask

○ 단점 : 전체 표면적 중 단지 한 면만을 이용

③ 방법 3. roller bottle

○ 장점 : 거의 전체 표면적을 이용 가능

④ 방법 4. microcarrier

○ 정의 : microbead에 부착시켜서 자라도록 배양하는 방법

○ microbead의 크기는 90-300 ㎛

○ packed-bed bioreactor : microbead가 고정돼 있는 경우

○ fluidized-bed bioreactor : microbead가 유동하는 경우

⑤ 방법 5. ceramic matrix

⑥ 방법 6. multi-tray 

○ 특징 : 일반적으로 10개의 방으로 구성

⑦ 방법 7. plastic film

○ 정의 : 필름 속에 세포 배양

○ 필름은 PET-Teflon(fluoroethylene propylene)으로 만듦

⑧ 방법 8. 헬리셀(heli-cell)

○ 정의 : 나선형 리본에 세포 배양 

○ 리본으로 꼬여진 형태의 폴리스티렌을 충진물로 사용

⑨ 방법 9. stack plate

○ 단점 : 표면적에 비해 배지 부피 비율이 높아짐

⑷ 고체배양

① 정의 : 적당한 수분을 함유한 배지 표면에 세포를 직접 배양

② 예 : 버섯 재배, 퇴비 발효, 메주·청국장 제조

 

 

3. 세포 고정화 [목차]

⑴ 정의 : 부착형 세포를 고정하는 것 

⑵ 장점

① 세포 증식 유도 

② 안정성 향상으로 장기간 배양 가능

③ 부착형 세포의 부유배양 가능 : 단위 표면적 증가, 3차원 조직 흉내

④ 전단응력으로부터 보호 

⑤ 표면처리로 인해 성장인자들의 지속적 투입 불요 

⑶ 종류 1. 미립담체 이용법 : 세포를 미립담체 표면에 부착시켜 배양하는 방법

① 장점 : 표면적 증가, 생장환경 균일화

⑷ 종류 2. 미세캡슐화 이용법 : 세포를 캡슐막 안에 가두어 키우는 방법

① 이 캡슐막은 특정 분자량 컷오프(molecular weight cutoff)를 가짐

② 장점 : 면역세포 침투 방지, 전단응력으로부터 보호 

③ 단점 : 용존산소·영양분의 이동 제한

 

 

4. 세포배양의 역사 [목차]

⑴ 19세기 중엽 : 파스퇴르(Pasteur)가 미생물에 의한 발효설 제안

⑵ 1870년대 : Koch가 가열살균방법 제안

⑶ 1933년 : Kluyver가 플라스크를 이용한 진탕배양법(suspension culture) 제안

⑷ 1940년 : 심부배양법(submerged culture method)이 제2차 세계대전 당시 페니실린 대량생산에 이용 

 

입력 : 2019.10.07 13:13