안녕하세요. 끄적이는 생명시간입니다:)
DNA 실험들과 더불어 생명공학 실험에서는 세포 배양도 가장 기본적인 실험 중 하나입니다.
오늘은 세포 배양이란 무엇인지와 기본적인 내용에 대해 다루어 보겠습니다.
오늘은 실험적인 부분에 대해서 포스팅을 할 예정이지만 공정 개발단계에서의 세포배양을 이해하고 싶으시다면
아래 링크를 참고해 주세요:)
*끄적이는 생명시간은 PC버전을 기준으로 작성되었습니다*
세포 배양이란?
세포 배양은 동물이나 식물의 세포를 생장과 성장에 유리한 조건에서 기우는 것을 의미합니다. 즉, 최대한 잘 클 수 있도록 적합한 환경을 만들어주는 것이죠!
생물체의 조직에서 분리한 세포는 적합한 조적에서 배양을 진행합니다.
이러한 과정을 1차 배양 (Primary Culture)이라고도 합니다. 1차 배양을 진행하면서 세포가 인공적인 조건에서 안정화될 때까지 배양을 진행하게 됩니다. 이때, 계속해서 세포에 적합한 조건을 유지시켜주어야 하는데 이러한 과정을 계대배양(Subculture)이라고 합니다. 계대가 진행될수록 passage로 나타내어 1차 배양 후 얼마나 지났는지 알 수 있도록 표시하는 정보의 역할을 합니다.
1차 배양으로부터 계대배양이 진행되면서 유지되는 세포들을 세포주, Cell line이라고 합니다. 세포주의 경우 시간이 지날수록 성장이 떨어지고 오랜 기간 배양이 유지되면 점차적으로 노화가 진행되면서 결국 기능을 잃고 죽게 됩니다. 그리고 위에서 언급한 것처럼 passage로 세포주의 시기를 나타낼 수 있죠!
1차 배양에서 유래된 세포주에서 단일 세포가 선택되어 배양되는 경우가 있는데 이때 나오는 세포주는 cell strain이라고 하며, 1차 배양물에서보다 좀 더 특정된 특성을 갖게 됩니다.
출처: ANIMAL CELL CULTURE published by Jemima Mason
세포 배양 방법 (Adherent vs Suspension)
세포를 배양하는 방법에는 대표적으로 두 가지 방법이 있는데요!
Adherent culture와 Suspension culture입니다.
Adherent culture는 플라스크에 등에 코팅된 특정한 화학물질로 세포를 바닥에 붙여 세포를 키우는 방식이고, Suspension culture는 배양액에 둥둥 떠있는 상태로 세포를 키우는 방식입니다.
그림으로 보면 조금 더 와닿죠?
그렇다면 어떠한 기준으로 두 가지 방식을 선택하고 각 배양 방식의 특징은 무엇일까요??
Adherent Culture
adherent culture는 1차 배양을 포함한 모든 세포 타입에 적합한 방식입니다. 또한, 플라스크 바닥에 붙어 자라기 때문에 현미경을 이용한 배양 플라스크 전체의 세포 관찰에도 유용하죠! 하지만, 아무래도 표면에만 붙여 배양하다 보니 배양 면적이 적은 것이 단점입니다. 따라서 대량생산에는 적합하지 않죠! 따라서 공정개발 쪽보다는 연구에 집중되어 사용되는 배양 방식입니다. 또한, 붙어있는 강도가 생각보다 강하지 않아서 물리적 또는 효소적 작용으로 분리되는 경우도 많습니다.
Suspension Culture
suspension culture는 모든 세포 타입에서 사용되는 것은 아니지만 일반적으로 연구소나 기업에서 사용하는 세포주들은 suspension culture가 가능한 세포주를 사용하기 때문에 많이 사용되는 배양 방식입니다. 그 이유는 배양 과정에서 세포의 수나 상태, 그리고 성장 패턴을 확인하기 용이하기 때문입니다. 또한, 배양 면적이 adherent보다 넓고 스케일 업이 쉬워서 대량 생산에 적합한 배양 방식입니다.
저의 경우에는 식물세포, 박테리아, 효모, 곤충, 동물세포를 다루어보았지만, 정제에 초점을 맞추어 배양을 진행하는 경우가 많아 adherent culture보다는 suspension culture를 주로 사용했었습니다. 아무래도 대량 생산에 더 적합하기 때문이었죠!
위의 두 가지 외에도 식물세포의 경우, 캘러스(callus)라는 방식으로 계대배양을 진행하기도 하는데요.
출처: 위키피디
사진과 같이 고체 배지에 식물세포를 증식하여 키우는 방식입니다. 캘러스는 미분화 상태의 세포이기 때문에 조건에 따라 분화 상태로 전환할 수 있습니다. 배양 방식에서 오염에 예민하기 때문에 캘러스 배양을 진행한다면 이 점을 유의해서 진행해야 합니다!
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