細(xì)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(xì)菌、真菌、放線菌屬）或高等動(dòng)植物在生活過(guò)程中所產(chǎn)生的，具有抗病原體或其它活性的一類次級(jí)代謝產(chǎn)物或人工合成的類似物，能干擾其他生活細(xì)胞發(fā)育功能的化學(xué)物質(zhì)。在篩選穩(wěn)定表達(dá)株、抑制微生物或腫瘤細(xì)胞、調(diào)節(jié)細(xì)胞等方面發(fā)揮重要作用。

抗生素在細(xì)胞培養(yǎng)中的使用可以最大限度地降低由于污染導(dǎo)致的寶貴細(xì)胞、昂貴試劑以及較多時(shí)間的損失。經(jīng)驗(yàn)豐富的研究人員建議在培養(yǎng)細(xì)胞時(shí)使用足夠濃度的經(jīng)過(guò)細(xì)胞培養(yǎng)測(cè)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(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)基中，用以防止細(xì)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(xì)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(shí)驗(yàn)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(xì)胞中蛋白質(zhì)的合成，主要用于哺乳動(dòng)物、植物或酵母細(xì)胞的選擇。G-418對(duì)細(xì)菌、酵母、高等植物、哺乳動(dòng)物細(xì)胞、原蟲和蠕蟲均有毒性，其抗性基因?yàn)轱@性表型，在Tn601(903)和Tn5轉(zhuǎn)座子上都有定位。G-418溶液經(jīng)過(guò)濾除菌，一般工作濃度為50～1000ug/ml不等，不同類型的細(xì)胞需要根據(jù)實(shí)驗(yàn)確定最佳濃度。
 

一般來(lái)說(shuō)，剛開(kāi)始篩選轉(zhuǎn)化子需要高濃度的G418，并用一個(gè)較低濃度的G418用于維持培養(yǎng)。生長(zhǎng)條件，細(xì)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(shí)驗(yàn)體系建議通過(guò)殺滅曲線(kill curve)，即劑量反應(yīng)性曲線，來(lái)確定最佳篩選濃度。通常情況，哺乳動(dòng)物細(xì)胞篩選范圍200-2000μg/mL；植物細(xì)胞：10-100μg/mL；酵母細(xì)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(guò)與30S核糖體亞基結(jié)合，誘導(dǎo)對(duì)mRNA模板的錯(cuò)讀且抑制易位，從而以阻止蛋白合成。潮霉素B能殺死細(xì)菌、真菌和高等真核細(xì)胞。主要用來(lái)篩選和維持培養(yǎng)穩(wěn)定轉(zhuǎn)染 Hph 載體的原核細(xì)胞或真核細(xì)胞（植物細(xì)胞和哺乳動(dòng)物細(xì)胞）。
 

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

✦ 哺乳動(dòng)物細(xì)胞使用濃度：50-1000μg/mL，常用篩選濃度為200μg/mL，最佳濃度需要?dú)�滅曲線來(lái)確定；
✦ 植物細(xì)胞常用濃度：20-200μg/mL；
✦ 細(xì)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(guò)干擾核糖體中肽鍵的形成來(lái)特異性抑制原核和真核細(xì)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(xì)胞。殺稻瘟菌素S具有快速而強(qiáng)效的作用模式，一個(gè)星期內(nèi)完成陽(yáng)性克隆的篩選，且很低的抗生素濃度便能導(dǎo)致細(xì)胞迅速死亡。Blasticidin S為溶于HEPES buffer，pH 7.5的無(wú)菌溶液，濃度為10mg/mL。用于細(xì)菌篩選的常用濃度為25-100μg/mL，用于哺乳動(dòng)物細(xì)胞篩選的常用濃度為1-50μg/mL，初次實(shí)驗(yàn)建議通過(guò)滅殺曲線來(lái)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(xì)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(dǎo)劑。還具有誘發(fā)糖尿病的作用，該藥對(duì)動(dòng)物的胰島β細(xì)胞具有高度選擇性的毒性作用，因其操作簡(jiǎn)單、成�？臁⒛Ｐ头�(wěn)定性好等優(yōu)點(diǎn)，現(xiàn)已被廣泛應(yīng)用于糖尿病動(dòng)物模型的構(gòu)建。

鹽酸萬(wàn)古霉素  
 

鹽酸萬(wàn)古霉素(Vancomycin hydrochloride)是一種可在肽聚糖生物合成水平阻斷細(xì)菌細(xì)胞壁生物合成的糖肽抗生素，為窄譜抗生素，僅對(duì)革蘭氏陽(yáng)性菌有效；是通過(guò)抑制易感細(xì)菌的細(xì)胞壁合成的第二階段起作用，還可改變細(xì)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(wú)明顯的抗細(xì)菌作用，但具有很強(qiáng)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(guò)對(duì)PI3K/Akt信號(hào)傳導(dǎo)途徑的抑制，能夠提高輻射或者去血清培養(yǎng)誘導(dǎo)的細(xì)胞凋亡效果，也能阻止細(xì)胞因子的抗細(xì)胞凋亡作用。Wortmannin對(duì)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(yīng)。
 

硫酸博萊霉素 
 

硫酸博來(lái)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(xì)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(dǎo)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(yáng)性菌生長(zhǎng)，還能抑制原生生物、藻類、哺乳動(dòng)物和昆蟲細(xì)胞的生長(zhǎng)，一般2天內(nèi)能殺死99%的細(xì)胞。其作用機(jī)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(diǎn)結(jié)合并摻入到延伸肽鏈中，導(dǎo)致肽鏈合成的永久終止，進(jìn)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(lái)研究細(xì)胞分化中控制基因順序表達(dá)和協(xié)同表達(dá)的轉(zhuǎn)錄調(diào)控機(jī)制。
 

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