細胞培養(yǎng)常用抗生素及作用原理介紹

抗生素(Antibiotics)是由微生物（包括細菌、真菌、放線菌屬）或高等動植物在生活過程中所產(chǎn)生的，具有抗病原體或其它活性的一類次級代謝產(chǎn)物或人工合成的類似物，能干擾其他生活細胞發(fā)育功能的化學物質(zhì)。在篩選穩(wěn)定表達株、抑制微生物或腫瘤細胞、調(diào)節(jié)細胞等方面發(fā)揮重要作用。

抗生素在細胞培養(yǎng)中的使用可以最大限度地降低由于污染導致的寶貴細胞、昂貴試劑以及較多時間的損失。經(jīng)驗豐富的研究人員建議在培養(yǎng)細胞時使用足夠濃度的經(jīng)過細胞培養(yǎng)測試的抗生素。例如青霉素-鏈霉素是青霉素和鏈霉素的混合物，廣泛用于哺乳動物細胞培養(yǎng)基中，用以防止細菌污染。某些抗生素，如遺傳霉素、潮霉素、殺稻瘟菌素、嘌呤霉素等，也用作選擇劑，用于選擇和建立轉(zhuǎn)染/轉(zhuǎn)基因的細胞。

G-418溶液（遺傳霉素） 
 

G-418（Geneticin，遺傳霉素）是一種氨基糖苷類抗生素，在分子遺傳實驗中，是穩(wěn)定轉(zhuǎn)染最常用的抗性篩選試劑。G-418可以干擾80S核糖體的功能，并影響真核細胞中蛋白質(zhì)的合成，主要用于哺乳動物、植物或酵母細胞的選擇。G-418對細菌、酵母、高等植物、哺乳動物細胞、原蟲和蠕蟲均有毒性，其抗性基因為顯性表型，在Tn601(903)和Tn5轉(zhuǎn)座子上都有定位。G-418溶液經(jīng)過濾除菌，一般工作濃度為50～1000ug/ml不等，不同類型的細胞需要根據(jù)實驗確定最佳濃度。
 

一般來說，剛開始篩選轉(zhuǎn)化子需要高濃度的G418，并用一個較低濃度的G418用于維持培養(yǎng)。生長條件，細胞類型和其他的環(huán)境因素都可能影響G418的用量，因此第一次使用的實驗體系建議通過殺滅曲線(kill curve)，即劑量反應性曲線，來確定最佳篩選濃度。通常情況，哺乳動物細胞篩選范圍200-2000μg/mL；植物細胞：10-100μg/mL；酵母細胞：500-1000μg/mL；網(wǎng)柄菌屬：10-100μg/mL。
 

潮霉素B  
 

潮霉素B(Hygromycin B)，從吸水鏈霉菌(Streptomyces hygroscopicus)分離到的一種氨基糖苷類抗生素。通過與30S核糖體亞基結(jié)合，誘導對mRNA模板的錯讀且抑制易位，從而以阻止蛋白合成。潮霉素B能殺死細菌、真菌和高等真核細胞。主要用來篩選和維持培養(yǎng)穩(wěn)定轉(zhuǎn)染 Hph 載體的原核細胞或真核細胞（植物細胞和哺乳動物細胞）。
 

潮霉素B用來篩選穩(wěn)定轉(zhuǎn)染細胞株的工作濃度需要根據(jù)細胞類型、培養(yǎng)基、生長條件和細胞代謝率而變化。

✦ 哺乳動物細胞使用濃度：50-1000μg/mL，常用篩選濃度為200μg/mL，最佳濃度需要殺滅曲線來確定；
✦ 植物細胞常用濃度：20-200μg/mL；
✦ 細菌常用濃度：20-200μg/mL；
✦ 真菌常用濃度：200-1000μg/mL。
 

殺稻瘟菌素S（滅瘟素）溶液  
 

殺稻瘟菌素(Blasticidin S)，也稱為滅瘟素S鹽酸鹽，稻瘟散，從灰色鏈霉菌Streptomyces griseochromogenes分離到的一種核苷肽類抗生素。主要通過干擾核糖體中肽鍵的形成來特異性抑制原核和真核細胞的蛋白質(zhì)合成。殺稻瘟菌素S用于篩選攜帶bsr或BSD基因的轉(zhuǎn)染細胞。殺稻瘟菌素S具有快速而強效的作用模式，一個星期內(nèi)完成陽性克隆的篩選，且很低的抗生素濃度便能導致細胞迅速死亡。Blasticidin S為溶于HEPES buffer，pH 7.5的無菌溶液，濃度為10mg/mL。用于細菌篩選的常用濃度為25-100μg/mL，用于哺乳動物細胞篩選的常用濃度為1-50μg/mL，初次實驗建議通過滅殺曲線來確定最佳使用濃度。
 

鏈脲菌素  
 

鏈脲菌素(Streptozocin)是一種廣譜抗生素，具有抗菌、抗腫瘤的性能，能抑制腫瘤細胞DNA合成，并能抑制嘧啶核苷代謝和糖原異生的某些關(guān)鍵酶。在體內(nèi)，鏈脲菌素能自發(fā)分解并產(chǎn)生引起DNA雙鏈交聯(lián)的甲基碳化離子，是一種DNA甲基化的誘導劑。還具有誘發(fā)糖尿病的作用，該藥對動物的胰島β細胞具有高度選擇性的毒性作用，因其操作簡單、成�？�、模型穩(wěn)定性好等優(yōu)點，現(xiàn)已被廣泛應用于糖尿病動物模型的構(gòu)建。

鹽酸萬古霉素  
 

鹽酸萬古霉素(Vancomycin hydrochloride)是一種可在肽聚糖生物合成水平阻斷細菌細胞壁生物合成的糖肽抗生素，為窄譜抗生素，僅對革蘭氏陽性菌有效；是通過抑制易感細菌的細胞壁合成的第二階段起作用，還可改變細胞膜的滲透性并選擇性地抑制核糖核酸的合成。

渥曼青霉素
 

渥曼青霉素(Wortmannin)無明顯的抗細菌作用，但具有很強的抑制真菌活性。是一種有效的，不可逆的，選擇性PI3K抑制劑。還可以抑制自噬體的形成，并有效抑制DNA-PK/ATM和Polo-like kinase 1 (PLK1)。Wortmannin通過對PI3K/Akt信號傳導途徑的抑制，能夠提高輻射或者去血清培養(yǎng)誘導的細胞凋亡效果，也能阻止細胞因子的抗細胞凋亡作用。Wortmannin對PI3K的抑制作用也可以阻止由胰島素受體活化引起的許多短期代謝效應。
 

硫酸博萊霉素 
 

硫酸博來霉素(Bleomycin Sulfate)是一類水溶性堿性糖肽類抗生素。主要抑制胸腺嘧啶核苷參入DNA，與DNA結(jié)合使之破壞分解，作用于增殖細胞周期的S期。是具有有效抗腫瘤活性的DNA合成抑制劑。可用于抗性篩選和誘導肺纖維化模型。

嘌呤霉素二鹽酸鹽 
 

嘌呤霉素(Puromycin)是一種氨基糖苷類抗生素，能有效抑制革蘭氏陽性菌生長，還能抑制原生生物、藻類、哺乳動物和昆蟲細胞的生長，一般2天內(nèi)能殺死99%的細胞。其作用機制在于：嘌呤霉素是氨酰-tRNA分子3’末端的結(jié)構(gòu)類似物，能夠與核糖體的A位點結(jié)合并摻入到延伸肽鏈中，導致肽鏈合成的永久終止，進而阻止蛋白質(zhì)合成。嘌呤霉素還具有抗腫瘤活性。作為蛋白合成抑制劑，用來研究細胞分化中控制基因順序表達和協(xié)同表達的轉(zhuǎn)錄調(diào)控機制。
 

一般情況下，哺乳動物細胞建議工作液濃度1-10μg/ml，最佳濃度使用宿主細胞殺滅實驗（殺滅曲線）來確定；大腸桿菌的LB瓊脂培養(yǎng)基篩選敏感轉(zhuǎn)化實驗，建議工作液濃度為100-125μg/ml。使用嘌呤霉素篩選大腸桿菌陽性轉(zhuǎn)化子不僅需精確的pH值調(diào)節(jié)，而且受宿主細胞本身狀態(tài)影響。