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摘要:

    传统的细胞培养瓶/皿依赖于培养箱提供CO₂和湿度环境进行生长，而这些条件由于没有得到严格的控制，使得模拟的生长环境完全不同于严格意义上的体内环境，从而导致实验数据存在一定的偏差；且传统培养容器的操作和培养的开放性，容易导致细胞发生污染!最新推出的Petaka细胞培养系统不仅完全克服了这些缺点，同时延伸出其独特的功能，如可以在无CO₂培养箱的情况下进行细胞培养;直接在常温下运输, 无需液氮或干冰;直接细胞冻存/细胞分选/细胞显微镜下观察;无需胰酶,无细胞损伤即可收获细胞等等，为细胞培养带来了划时代的变革！

生物通新技术文章：http://www.ebiotrade.com/newsf/2012-9/201292594031722.htm

    从上世纪30年代开始，细胞培养逐渐成为研究人员实验过程中不可缺少的重要步骤，其载体工具：培养皿/培养瓶也逐步被大家所认可，成为了一种常规的实验耗材。虽然到目前为止，很多科学家认为培养皿/培养瓶的这种体外培养条件与体内生长环境有着显著的不同，但是由于没有更好的培养载体来改变这个现状，所以生物学家们也只能退而求次的默认这种情况的存在【文献1】。但是近来，一种Petaka细胞培养系统的问世，获得美国、欧洲广大生物科学家的青睐，培养皿/培养瓶的一些致命缺陷又再一次被提及，成为研究人员热烈讨论的话题之一。

Petaka与传统的培养容器比较，有什么显著的优势呢?

一：Petaka培养系统基本性能优越；

    从简单的基本参数上可以看出，Petaka培养系统，在培养面积和细胞数量方面均远远大于T-培养瓶75，且节省培养基的使用量；人工控制细胞直立/水平培养方式，从而确定细胞是否可双边贴壁生长；其独特的加样口和排气系统，保证了培养环境的密闭性，从而增加了可直接离心收集细胞的功能；优良的密闭性减少了细胞污染的几率，延长了细胞保存时间。

二：Petaka培养系统具备高仿真的体外培养环境

    Petaka培养系统不需要CO2培养箱或者湿度培养箱，仅在合适的培养温度下即可生长，使得培养环境简易化；根据细胞的特性，可灵活选择合适的含氧条件（低氧/高氧），模拟体内培养环境；密闭式加样口和专利排气口，保证了培养环境的封闭性，减少污染几率。

    图1表明，首先Petaka细胞培养系统的细胞生长动力学类似于传统的T-细胞培养瓶，该设计适用于细胞培养；其次，Petaka细胞培养系统在初期细胞生长速率低于T-培养瓶，说明T-培养瓶的体外生长环境（高氧/5%CO2/高湿度…）在一定程度上来加快了细胞分裂速度，从而导致研究人员的实验数据产生偏差，如：细胞周期研究等。

在37度的培养环境下，培养室内的湿度控制在10%，图2的结果表明：Petaka的密闭性远远高于T-培养瓶。

    Petaka 细胞培养系统中Micro-tubular gas diffusion channel，是Celartia公司最新的技术专利，自动平衡培养基质中的溶解氧含量——45mmHg，严格模拟细胞的天然生长条件。同时Petaka 细胞培养系统可根据培养细胞的类型，耗氧情况，从而减少培养系统中的氧气含量，比如常规的21%的氧气含量降低至5%或2%。

    图3表明，Petaka中的培养基质0₂含量更接近组织/细胞样本的0₂生长环境。而传统的培养方式往往使得组织/细胞处于高氧环境，易产生自由式的ROS，从而导致DNA突变或者断裂、转录错误、蛋白合成受到影响等等，使得研究人员的实验数据产生偏差，如：研究细胞凋亡等【文献2】。

三： Petaka培养系统功能多样化

    Petaka培养系统，除其基本的细胞培养功能以外，它还具有其他传统培养器皿不能被替代的功能。完全获得了一板多用的效果，为科研工作者的研究提供了更加经济便捷的培养系统。

（1） 细胞休眠；

    在温度适宜、PH6.8、避光的条件下，可以人工干扰细胞的生长进程，使其处于细胞生长的某个阶段，从而调整群体细胞的生长步调。实验结果表明，室温条件下Petaka中止细胞生长的性能明显优于传统的细胞培养方式（如图4）。

用途：
1.细胞运输——避免使用液氮或干冰运输，降低运输成本；

2.短期保存——22℃，25%相对湿度的情况下，Petaka可以存放长达3个月的时间；

3.用于研究细胞周期，细胞凋亡，肿瘤细胞休眠等；

（2） 细胞冻存；

    细胞培养完成后，无需进行细胞的转移，可直接在Petaka中加入细胞冻存液，使得细胞被薄薄的冻存液所覆盖后即可直接放入液氮中进行细胞冻存。

优点：1.无需额外的细胞冻存管和冻存盒；2.Petaka条形码，便于细胞管理；

3.冻存的细胞数量远远大于细胞冻存管；4. 冻存液使用量少；5.可直接观察冻存后的细胞形态；

6.冷冻速度快；7.可直接在Petaka中进行细胞复苏，复苏快，操作步骤简单；

（3） 细胞运输；

    由于Petaka高封闭型和绝缘性，其运输过程中不会发生培养液泄露和细胞污染；由于Petaka的细胞休眠性能远远由于细胞培养瓶，所以常常用来直接进行细胞株的液体运输。

优点：1. 成本低；2.减少后期细胞活化操作；3.不易污染；

（4） 磁性细胞分选；

    当需要进行分离两种或多种细胞类型时，或者根据细胞所具有的特性进行细胞分选时，可以采用Petaka特有的分选试剂，在Petaka细胞培养系统中进行细胞分选。

用途： 1.免疫学研究&临床诊断；2.细胞转染后的细胞分选；3.细胞生理学研究&临床病理学研究；

4.干细胞研究和再生；5.骨髓干细胞分选收集脐带血干细胞；

（5） 无细胞损伤的收集；

对于贴壁细胞而言，传统的收集方式是采用细胞刮刀或者蛋白酶进行细胞收集，该过程操作繁琐耗时，易发生细胞污染，同时会破坏细胞膜或损失膜上的一些蛋白分子，且一些死角处不容易进行处理。Petaka细胞培养系统配套的Magnetic Driver可避免上述情况的发生。在磁场的作用下，Surfer依据“Wing in Ground效应”产生柔和外力，在“Gustaf de Laval nozzle效应”作用下，无损伤的使细胞与培养板分离。

优点：1.省时省力；2.无细胞损伤；3.用于流式细胞分析；4.细胞表面的电镜观察；

（6） 直接细胞观察；

    Petaka的0.9mm容器壁，使得可以在6×，10×，20×，25×的显微镜下随时观察细胞的生长情况，比如细胞贴壁情况；药物处理后的细胞形态变化等等；

目前针对传统细胞培养存在的问题，专家提出相关看法：

观点一： 京都大学教授山中伸弥等人在iPS细胞研究过程中，发现机体内的干细胞总是集中于氧气相对少的地方。利用人体皮肤细胞培养iPS细胞时把培养环境的氧浓度从通常的21％降到5％，发现iPS细胞的生成效率可提高到原来的2．5倍至4．2倍【文献3】。
观点二： 低氧是生物体常见的一种生理和病理现象，不同组织的细胞生长在不同的氧浓度下，在探讨氧环境是否影响相关干细胞分化上值得我们干细胞工作者们做深入研究，尤其是在胚胎发育过程中氧浓度的变化对相关组织的形成与发育研究在不久的将来定会有重大的突破。

观点三： 低氧环境对胚胎早期发育过程影响很大，像体外培养的细胞（常压/常氧），与体内相比，表观修饰发生了巨大变化。

简而言之， Petaka细胞培养系统，将改变研究人员传统的培养观念！为细胞培养提供更加真实的体外模拟环境，为获得更加精确的数据提供有理的保证。

实验结果：

图7：不同组织在不同0₂浓度下的基因表达情况

图8：HSF-1a/HIF-1a体内外表达情况对比

1. Chandan Sen,Holly Wagner Too much Oxygen on the cell biology bench? Journal Circulation Research; January 16, 2003,

2. Lori A. Rowe,Natalya Degtyareva,Paul W. Doetsch, DNA damage induced reactive oxygen species(ROS)stress response in Saccharomyces Cerevisiae.Free Radic Biol Med. 45(8): 1167–1177.( 2008 )

3. Yoshida, Y., Takahashi, K., Okita, K., Ichisaka, T., and Yamanaka, S.. Hypoxia enhances the generation of induced pluripotent stem cells. Cell Stem Cell 5, 237-241.(2009)