一次と二次細胞培養の違い

一次培養と二次培養の違いを説明する前に、細胞培養とは何かを簡単に定義しておこう。細胞培養とは、動物や植物から細胞を取り出し、人工的に制御された環境で培養することです。細胞は、組織から直接採取して酵素的または機械的に分解する方法と、すでに確立された培養液から取得する方法があります。初代培養と二次培養の大きな違いは、初代培養用の細胞は動物や植物の組織から直接得られるのに対し、二次培養用の細胞はすでに確立された初代培養から得られるという点である。したがって、二次文化とは、一次文化の上に成り立つ新しい文化である。

ここでは、初代培養と二次培養の意義について詳しく見ていきましょう。

初代細胞培養は何ですか？

初代細胞培養とは、親となる動物や植物の組織から、酵素的または機械的な手段で細胞を分離し、ガラスまたはプラスチック容器に入れた適切なマトリックスの中で、環境条件を制御しながら細胞を維持することを指します。初代培養細胞は、元の組織と同じ核型（真核細胞の核にある染色体の数と外観）を持っています。初代培養細胞は、培養に使用する細胞の種類によって2つに分類される。

• アンカレッジ依存性または接着性細胞 - これらの細胞は増殖するために接着を必要とする。接着細胞は通常、**の組織に由来し、例えば腎臓の細胞は動かず、結合組織に埋め込まれている。

• 非固定細胞または浮遊細胞 - これらの細胞は、増殖のためにアタッチメントを必要としない。つまり、この細胞は培養容器の表面には付着しない。すべての懸濁培養は血液系の細胞に由来する。例えば、白血球リンパ球は血漿に懸濁される。

細胞の初代培養は寿命が限られています。細胞は様々な理由で無限に維持することはできません。初代培養では、細胞数の増加に伴い、基質や栄養分が枯渇する。また、細胞の活動により、培養液中の有害な代謝物が徐々に増加し、さらなる細胞の増殖が抑制されます。

この段階で、細胞の継続的な増殖を確保するために、二次培養またはサブカルチャーを行う必要があります。

二次細胞培養は何ですか？

前述したように、接触培養の細胞が利用可能な基質をすべて占有したとき、あるいは浮遊培養の細胞が培養液の容量を超えたときに、細胞の増殖は減少し始めるか、あるいは完全に停止する。細胞増殖のために最適な細胞密度を維持するためには、一次培養に続いて二次培養を行う必要があります。このプロセスを二次細胞培養という。

第二の細胞培養工程では、初代培養細胞を新しい容器に移し替える。この工程では、それまでの培養液を除去し、付着した初代培養細胞を分離します。二次培養とは、細胞に増殖するためのスペースと新鮮な栄養分を与えることで、細胞の寿命を延ばし、培養する細胞の数を増やすという循環的な作業である。

二次培養では、一次培養の量を同量の新しい培養液に入れ、細胞株を長期的に維持する。例えば、工業プロセスや科学実験では、二次培養をより大量の新鮮な増殖培地に入れ、細胞数を増加させる。

初代細胞培養と二次細胞培養の違い

このように、2つの言葉を別々に理解した上で、2つの言葉を比較することで、他の違いも明らかにしていきます。

初代細胞培養と二次細胞培養の使い分け

何を学びたいのか、どんな実験をするのかにもよりますが。

初代細胞培養：親組織から細胞を培養することです。初代培養中の細胞は、基質や栄養素の枯渇、毒素の蓄積などにより、寿命が限られてきます。分離の過程で使用される分離技術にもかかわらず、初代培養物には数種類の細胞が含まれていることがあります。しかし、すべての種類の実験において、これは問題とはならないかもしれません。その場合、初代培養物を単独で使用することができます。

二次細胞培養：一次培養で得られた細胞数では不十分な実験がしばしば行われる。二次培養は、細胞の数を増やし、寿命を延ばすことができる。選択培地を用いてさらに細胞を選択することができ、集団の遺伝子型と表現型の一致を可能にします。このプロセスは、本質的な特性評価、保存、実験のための複製メディアを生成するために使用されます。

親会社の組織と同様

初代細胞培養：初代細胞培養に使用する細胞は、動物や植物の組織から直接入手したものです。そのため、初代培養よりも生体内で培養した場合の親細胞の反応に近い。

二次細胞培養：一次細胞培養から派生した二次細胞培養。サブカルチャーは細胞の寿命を延ばすことができますが、何段階か経過すると、細胞が変質したり、一定回数以上分裂しないように制御できなくなったりすることがあります。これは、初代細胞がサブカルチャー中に突然変異を起こしたり、遺伝子が変化したりするためと思われる。例えば、微生物の中には、自然環境と大きく異なる培養条件下で、その生態を変化させながら適応する性質を持つものがあります。

培養工程-細胞の取得

初代細胞培養：初代細胞培養では、動物や植物の組織は、洗浄、分離、機械的または酵素的分解などの段階を経て培養されます。分解された組織には様々な種類の細胞が含まれるため、目的の細胞を分離するための分離技術が必要となる場合があります。

細胞二次培養：細胞二次培養では、一次培養が付着培養である場合、まず機械的あるいは酵素的な手段で細胞を付着部（培養管の表面）から分離する。次に、これらの細胞を互いに分離して、単一の細胞懸濁液を形成する必要があります。

培養細胞数

初代細胞の培養：多くの初代細胞は小さなクラスターでよりよく生存するため、絶対的な単一細胞懸濁液は望まれていない。

二次細胞培養：単一の細胞懸濁液を作製するのに十分である。

文化的な長寿

初代培養細胞：初代培養細胞の寿命は有限である。これは、前述のように、細胞の増殖によって基質や栄養素が枯渇し、有害な代謝物が蓄積されるためである。その結果、細胞の増殖速度が徐々に低下し、細胞死に至る。

二次細胞培養：二次細胞培養は、細胞の寿命を延ばす。周期的な継代培養は、初代細胞の形質転換や遺伝子改変によって不死化細胞を作り出すことができる。

公害リスク

細胞の培養は、初代培養ではさらに難しい。一般に、初代細胞の培養には、アミノ酸、微量栄養素、特定のホルモンや成長因子を豊富に含む混合液が必要です。そのため、初代培養細胞は二次培養細胞よりも汚染のリスクが高い。

二次培養：二次培養は一次培養に比べ、維持が比較的容易であり、コンタミネーションのリスクも低い。

本稿では、一次培養と二次培養という言葉を理解した上で、両者の主な違いを比較検討することを試みる。基本的な違いは、細胞の入手方法にある。初代培養に使われる細胞は、動物や植物の組織から直接入手するのに対し、二次培養に使われる細胞は、確立した初代培養物から入手するものである。