세포 배양의 원리, 단계, 응용 - 1

 

 

이번 시리즈에서는 대부분의 생명과학 실험에 있어 필수적이라 할 수 있는 세포 배양에 대해 자세히 알아보도록 할게요.

 

 

 

 

 

세포 배양은 동물이나 식물로부터 세포를 분리하여 인공적인 환경에서 성장시키는 것을 말해요. 세포는 조직에서 직접 분리한 후 효소나 기계적인 방법으로 분해하여 배양할 수도 있고, 이미 확립된 세포주(Cell Line)나 세포 계통(Cell Strain)에서 유래할 수도 있어요.

 

 

primary culture

 

1차 배양은 조직에서 분리한 세포를 적절한 환경에서 증식시켜 배양을 시작하는 단계예요. 세포가 모든 배양 기질을 채우면 (즉, Confluence 상태에 도달하면), 새로운 용기에 옮겨서 세포의 성장을 계속할 수 있도록 해야 해요. 이를 계대배양(Passaging) 또는 세포 분양(Subculturing)이라고 해요.

 

세포주(cell line)

 

첫 번째 계대배양을 거친 1차 배양은 세포주(Cell Line)로 불리게 돼요. 1차 배양에서 유래한 세포주는 보통 유한한 수명을 가지는데, 계대배양을 거칠수록 증식 능력이 높은 세포들이 주도하게 되어 유전적, 표현형적으로 일정한 특성을 지니게 돼요.

 

Cell strain

 

세포주에서 클로닝이나 다른 방법으로 특정 세포 집단을 선택해 배양한 경우, 이를 세포 계통(Cell Strain)이라고 해요. 세포 계통은 원래 세포주에서 추가적인 유전적 변화를 획득하는 경우가 많아요.

 

 

 

정상 세포는 보통 유전적으로 제한된 횟수만큼 분열한 후 증식 능력을 잃게 되는데, 이를 세포 노화(Senescence)라고 불러요. 이러한 세포주를 유한 세포주(Finite Cell Line)라고 해요. 반면, 일부 세포주는 자발적으로 또는 화학적, 바이러스적 요인에 의해 변형(Transformation)되어 무한히 분열할 수 있는 능력을 획득하게 되는데, 이를 연속 세포주(Continuous Cell Line)라고 해요.

 

 

 

세포의 배양 조건

 

배양 조건은 세포 종류마다 다양하지만, 세포가 자랄 수 있는 인공적인 환경은 보통 다음 요소를 포함해요.

필수 영양소를 공급하는 배지(Substrate or Medium, 아미노산, 탄수화물, 비타민, 무기질)
성장 인자(Growth Factors)
호르몬(Hormones)
기체(Gases, 산소 O2, 이산화탄소 CO2)

물리화학적 환경(Physico-chemical Environment)의 조절 (pH, 삼투압, 온도)

 

대부분의 세포는 고형 또는 반고형 기질에 부착해야 성장할 수 있으며, 이를 부착 배양(Adherent) 또는 단층 배양(Monolayer Culture)이라고 해요. 반면, 일부 세포는 배양액에 떠 있는 상태로 배양할 수도 있는데, 이를 부유 배양(Suspension Culture)이라고 해요.

 

 

cryopreservation

 

계대배양 중에 여분의 세포가 생기면 적절한 보호제 (예: DMSO 또는 글리세롤)와 함께 영하 130도 이하의 온도로 보관(Cryopreservation)하여 필요할 때 사용할 수 있어요.

 

 

 

 

다음 포스트부터는 세포 배양에 필요한 다양한 지식들에 대해 하나하나 자세히 다루어보도록 해요.