细胞学堂 | 超全的细胞培养常见抗生素盘点
来源：Pricella 发布时间：2024-10-10 14:31:00
细胞培养作为生命科学研究探索的至关重要的技术之一，其无菌环境的维护直接关系到实验结果的精确性与可靠性。在此过程中，抗生素的使用尤为关键。抗生素能够有效防止细菌等微生物的污染，确保细胞的健康生长。与此同时，抗生素还可用于筛选和保留特定遗传修饰的细胞群体，在转染、基因编辑等实验中发挥着重要作用。抗生素的合理使用，不仅有助于维持细胞培养的稳定性，还确保了实验结果的可重复性和准确性，为科研人员提供了可靠的实验保障。
本期，我们将为大家带来常见细胞污染防治用抗生素、常见细胞抗性筛选用抗生素的介绍以及使用注意事项的解析，帮助您轻松掌握抗生素的选用技巧，确保实验顺利进行。
常见细胞污染防治用抗生素
青-链霉素（Penicillin-Streptomycin）
青-链霉素即“双抗”，是青霉素和链霉素的混合溶液，是体外培养中为预防微生物污染最常用的抗生素，常配制成100倍浓度母液使用，对革兰氏阳性和阴性细菌具有联合抗菌作用。
-作用机制-
青霉素能够干扰细菌细胞壁的合成，对革兰氏阳性菌特别有效；链霉素能与细菌核糖体的30S亚单位结合，抑制细菌蛋白质的合成，对革兰氏阴性和阳性菌均有效，但对革兰氏阴性菌效果更加显著。
两性霉素B，是一种多烯类抗真菌药物，抗真菌谱广，几乎对绝大部分真菌均有效，对其敏感的真菌有念珠菌属、新型隐球菌、球孢子菌属等，耐药菌株少见。常与双抗联合使用，被称为“三抗”，可预防细胞培养中可能出现的绝大部分细菌和真菌污染。
-作用机制-
两性霉素B能与真菌细胞膜上的麦角甾醇结合，导致细胞膜受损，通透性提高，细胞内物质外漏，破坏正常代谢而起抑菌作用，但对细菌无效。
氨苄青霉素，是一种β-内酰胺类抗生素，可广谱抑制革兰氏阳性菌、阴性菌和厌氧菌。除可用于抑制细菌污染，氨苄青霉素在分子生物学中也用来选择性筛选成功转化氨苄抗性基因的细菌克隆。
-作用机制-
氨苄青霉素通过干扰青霉素结合蛋白（PBP）活性，进而影响细菌肽聚糖合成，导致无法形成五甘氨酸交联，破坏细胞壁的完整性，最终杀死细菌。
羧苄青霉素是青霉素衍生物，对革兰氏阴性和阳性细菌均有抑制作用。在农杆菌介导的植物遗传转化试验中，羧苄青霉素可用于植物组织共培养之后杀灭农杆菌。
-作用机制-
羧苄青霉素和氨苄青霉素作用机制相同，但理化性质更稳定、价格略高。
多粘菌素B是多粘菌素中最常见的一种，对几乎所有革兰氏阴性菌（除变形杆菌属）具有显著杀伤效果，尤其是铜绿假单胞菌。但同时对动物细胞有一定的毒性，使用前需要测试剂量-毒性曲线，找到对于目标细胞安全无毒的浓度。
-作用机制-
多粘菌素B通过与细菌脂多糖的脂质体A结合，改变细胞膜的结构使之通透性变强，致使细菌胞内的小分子物质外漏，进而导致细菌的死亡。
卡那霉素是一种氨基糖苷类抗生素，对革兰氏阳性和阴性菌均有效。在分子生物学中，卡那霉素也可用来选择性筛选成功转化卡那霉素抗性基因的细菌克隆。
-作用机制-
卡那霉素通过与30S核糖体结合致使mRNA密码误读，从而抑制蛋白质的合成。
常见细胞抗性筛选用抗生素
在稳定转染过程中，抗性标记基因会随着目的基因一并由载体运入细胞，赋予细胞目的基因的同时，也赋予了细胞抗性标记。因此，转染成功的细胞在含有抗生素的选择培养基中依然可以正常生长，未转染或未整合到基因组的细胞则会被杀死，最终筛选获得稳定的带抗性细胞株。由此可见，抗生素抗性筛选是构建稳转细胞的重要步骤。
嘌呤霉素（Puromycin）
嘌呤霉素是一种氨基核苷类抗生素，通过模拟氨酰化tRNA（aa-tRNA）的3’末端，代替正常氨基酸，通过核糖体肽基转移酶中心（PTC）催化掺入新生链的C末端，阻止氨基酸链的正常延伸，导致翻译提前终止，干扰蛋白质合成。嘌呤霉素抗性基因（PuroR或Pac基因）编码一种嘌呤霉素-N-乙酰转移酶（PAC），它能将嘌呤霉素分子乙酰化，从而使细胞对嘌呤霉素产生抗性。
G418是一种氨基糖苷类抗生素，通过抑制核糖体功能，阻断蛋白质合成，导致细胞死亡。在细胞培养中，G418用于筛选和维持转染了新霉素抗性基因（NeoR）或G418抗性基因（NPT II）的细胞群体。该抗性基因编码氨基糖苷磷酸转移酶（APRT），能使细胞对G418产生抗性，保护核糖体不受抗生素的抑制。
潮霉素B是一种氨基糖苷类抗生素，通过干扰70S核糖体易位和诱导对mRNA模板的错读，进而抑制蛋白合成，从而杀死原核（如细菌）、真核（如酵母菌，真菌）和哺乳动物细胞。潮霉素B抗性基因（hph基因）编码潮霉素B磷酸转移酶，这种酶通过将潮霉素B的氨基糖部分磷酸化来使其失活，从而解除潮霉素B对细胞的毒性。
细胞培养中抗生素使用注意事项
01
抗生素选择
根据抗菌谱的广泛性和效力强度，合理选择适合的抗生素组合。例如双抗主要针对革兰阳性和阴性菌，遇到特殊污染可选用其他抗生素。
02
浓度控制
抗生素浓度控制至关重要，过低抑菌效果差，过高会损伤细胞。因此，需要调控至最佳浓度范围。
03
配伍注意
联合使用抗生素时，应避免药物间的相互拮抗或靶位竞争，以免削弱抗菌效果或产生不利影响。
04
储存条件
抗生素应存放于避光、-20℃的环境中，以维持其生物活性。
05
避免依赖
长期依赖抗生素预防污染可能导致耐药性增加及污染源的掩盖。常规培养应避免依赖抗生素，良好操作和无菌环境才是预防污染的关键。
06
抗生素筛选浓度
使用前需确定合适的筛选浓度，通过梯度实验确定既能有效筛选抗性细胞，又不造成细胞大量死亡的最佳浓度。
07
抗生素作用时间
抗生素的作用时间需充分，确保非抗性细胞被彻底清除，但同时也要避免时间过长，对抗性细胞产生不必要的应激反应。
08
无抗环境检测
定期在无抗生素环境中培养筛选出的抗性细胞，以验证其抗性基因的稳定表达。
09
抗生素交叉耐药性
需注意所用抗生素是否与其他常用抗生素存在交叉耐药性，以免影响后续的实验设计和筛选策略。
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