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生物学において、サブカルチャーとは、以前の培養物から一部またはすべての細胞を新しい培養培地に移すことによって作られる新しい細胞培養物または微生物培養物のことです。この操作は、細胞の継代培養または継代と呼ばれます。サブカルチャーは、培養物の寿命を延ばしたり、細胞または微生物の数を増やしたりするために用いられます。[ 1 ]
細胞株や微生物は、毒性を持つ可能性のある代謝産物の漸進的な増加、培養培地中の栄養素の枯渇、および増殖による細胞数または個体数の増加のため、無期限に培養することはできません。栄養素が枯渇し、毒性副産物のレベルが増加すると、培養中の微生物は定常期に入り、増殖が大幅に減少または停止します（細胞密度の値はプラトーになります）。この培養物から微生物を新しい培地に移すと、栄養素が微生物の増殖を促し、微生物は遅延期（ゆっくりとした増殖と新しい環境への適応の期間）を経て、対数期（細胞が指数関数的に増殖する期間）に入ります。[ 1 ]
したがって、継代培養は、元の培養よりも細胞密度が低く、新鮮な栄養素と毒性代謝物のない新しい培養物を生成するために使用され、細胞死のリスクなしに細胞の継続的な成長を可能にします。継代培養は、増殖細胞（大腸菌などの微生物）と非増殖細胞（終末分化した白血球など）の両方にとって重要です。継代培養は、成長曲線の計算（例：世代時間） [ 2 ]や、実験用の対数増殖期の微生物の取得（例：細菌形質転換）にも使用できます。[ 3 ]
一般的に、継代培養とは、一定量の培養液を同量の新鮮な培養培地に移し替えることで、細胞株を長期にわたって維持することを指します。より多量の培養培地への継代培養は、例えば工業プロセスや科学実験で使用するために細胞数を増やしたい場合に用いられます。
細胞培養において、継代数やサブカルチャー数を記録することで、細胞がこれまでに経験したおおよその分裂回数を把握することはしばしば重要です。植物組織細胞の場合、長期間の培養によって体細胞変異が生じる可能性があります。同様に、哺乳類細胞株においても、染色体異常は時間とともに増加する傾向があります。微生物は培養条件に適応する傾向があり、培養条件は微生物の自然環境と完全に一致することは稀であるため、その生物学的特性が変化する可能性があります。
細胞の継代培養の手順は、対象となる細胞の特性に大きく依存する。
多くの細胞種、特に多くの微生物は、表面に付着せず溶液中で増殖します。これらの細胞種は、親培養液を少量採取し、新鮮な培養培地で希釈するだけで継代培養できます。これらの培養における細胞密度は、大型真核細胞の場合は通常1ミリリットルあたりの細胞数で、細菌などの小型細胞の場合は600nmの光に対する吸光度で測定されます。細胞は最適な増殖のために好ましい密度範囲を持つことが多く、継代培養では通常、細胞密度をこの範囲に維持するようにします。
付着細胞、例えば多くの哺乳類細胞株は、細胞培養フラスコやペトリ皿の底などの表面に付着して増殖します。これらの細胞は、継代培養を行う前に表面から剥離する必要があります。付着細胞の場合、細胞密度は通常、細胞が覆っている培養表面の割合であるコンフルエンスで測定されます。細胞には最適な増殖のための既知のコンフルエンス範囲があり、例えばHeLaのような哺乳類細胞株は一般的に10%から100%のコンフルエンスを好み、継代培養では通常、細胞をこの範囲に維持しようとします。継代培養では、表面付着に関与するタンパク質を分解するトリプシン処理、タンパク質付着機構の一部を阻害するEDTAによるカルシウムイオンのキレート化、または繰り返し洗浄やセルスクレーパーの使用などの機械的方法など、いくつかの方法のいずれかによって細胞を剥離することができます。剥離した細胞は、新しい培養培地に再懸濁され、培養表面に再び沈降します。