부착 세포 배양과 부유 세포 배양

부착 세포 배양
대부분의 고형 조직 유래의 세포는 단층으로 부착하여 증식한다.
이러한 세포는 대부분 약한 음전하를 띤 유리 용기에 부착하여 증식하며 적당한 전하를 띄도록
처리된 polystyrene과 같은 플라스틱 용기에 부착하여 증식하기도 한다.
세포의 부착은 *extracellular matrix (ECM) protein에 대한 specific cell surface receptor에 의해 매개되어진다.
세포의 spreading 이전에 세포로부터ECM protein과 proteoglycan이 먼저 분비되어 matrix를 형성하고,
이 matrix는 전하를 띤 물체에 부착한다.
세포는 세포 표면의 specific cell surface receptor를 통하여 이 matrix에 부착함으로 세포부착이 이루어진다.
따라서 기존에 배양에 사용했던 배양 용기가 부착에 더 좋은 표면을 제공하게 된다.
부착 세포에는 fibroblast-like cell, endothelial cell, epithelial cell, mesenchymal cell등이 해당되고
어떤 경우에든 부착하기 전에 세포로부터ECM protein이 합성 및 분비되어야 하며 그렇지 않을 경우에는
표면이 ECM protein으로 처리된 substrate가 제공되어야 한다.
Fibroblast-like cell들의 생존에 필요한 주요 요건은 ‘부착과 spreading’에 필요한 substrate이므로
적합한 substrate만 제공된다면 세포 밀도가 낮아도 생존할 수 있다.
그러나, epithelial cell 같은 경우에는 최적의 생존과 성장을 위해서는 적당한 ‘cell-cell contact’를 필요로
하며 이후에 patch형태로 증식하므로 세포 밀도가 비교적 높아야 한다.
앞에서도 설명한 바와 같이cell-cell그리고 cell-substrate의 부착은 cell surface receptor와
ECM protein에 의해 이루어지며 이 과정에서 Ca2+ ion이 중요하게 작용한다.
또한 그외에 세포와 혈청 유래의 proteoglycan, 그리고 기타 protein들이 세포 표면과 배양 용기의
표면에 association하여 세포 부착을 촉진시킨다.
따라서 계대 배양시에는 protein의 분해와Ca2+ chelation을 필요로 하는 경우가 많다.
그러나 chelate 제(EDTA 등)의 사용 여부 및 protein 분해제(trypsin, pronase 등)의 처리 강도와 방법은
세포에 따라 다르므로 세포에 따라 적당한 방법을 취해야 한다.
일반적으로 부착 세포를 계대 배양할 경우에 배지를 제거하고 단층세포를 탈착하기 위해서
trypsin을 처리하며 일부 부착 정도가 약한 세포는 shaking함으로써 탈착할 수 있다.
세포의 탈착 후 세포를 모아서 적합한 배양 배지에 희석하여 배양한다.
그러나 예외적으로 일부 단층 세포들은 trypsin 처리로 충분히 탈착되지 않는다.
이러한 단층 세포에는 pronase, dispase, collagenase와 같은 강력한 protease를 처리하여야 한다.

Extracellula Matrix (ECM)
Cell-cell 그리고 cell-substrate adhesion에 관여하는 주요한 transmembrane protein은 3가지 group이 있다.
첫 번째로, cell-cell adhesion molecules, CAMs(cell adhesion molecules) (Ca2+-independent),
cadherins (Ca2+-dependent)이다.
이들 transmembrane protein은 homologous cell 간의 interaction에 우선적으로 관여한다.
두 번째로, integrin들이 있다.
Integrin은 fibronectin, laminin, collagen과 같은 ECM분자에 대한 receptor로 작용하여cell-substrate 간의
interaction을 매개하는 cell surface receptor들에 대한 총체적인 용어로 사용한다.
Integrin은 ECM protein이 갖고 있는RGD (arginine, glycine, aspartic acid) sequence를 인식하여ECM에
부착함으로써 cell-substrate간의 interation을 매개한다. Integrin은 α-subunit와 β-subunit로 이루어진
heterodimer이며 이들 subunit들은 모두 매우polymorphic하여 integrin들간의 다양성을 부여한다.
세 번째 cell adhesion molecule group은 transmembrane proteoglycan으로써 proteoglycan이나 collagen과 같은
matrix 구성성분과 interaction한다. Integrin과의 차이점은 RGD motif를 통하지 않는다는 점이다.
이들 transmembrane proteoglycan중 일부는 growth factor receptor로 작용하기도 하는데,
이때는 growth factor와 low-affinity를 가진다.

부유 세포 배양
Leukemia와 murine ascite tumor cell들은 지속적으로 부유 상태로 증식하며,
필요에 따라서 부착 세포이더라도 기계적으로 부유 상태를 유지하며 증식시킬 수 있다.
부유 세포 배양은 세균과 유사하게 계대 배양을 한다.
즉, 탈착 과정(trypsin처리 등)을 필요로 하지 않으며 전체적으로 부착보다 시간이 더 적게 소요된다.
세포를 유지하기 위해서는 주로 배양 세포를 희석시킴으로서, 또는 계대 배양없이 단순히 배지의 양을
증가시킴으로써 지속적으로 배양할 수 있다. 부유 배양에서는 배양액의 희석을 지속적으로 하여 세포 농도가
항상 일정하도록 유지할 수 있다면 세포 증식의 steady state에 도달할 수 있는데 이 steady state의 달성은
부착 세포 배양에서는 쉽게 이루어 질 수 없는 특징이다.