原代細(xì)胞培養(yǎng)技巧
原代細(xì)胞(Primary cells)是指來源活體組織,經(jīng)過特定分離方法制備而成的初始細(xì)胞。
原代細(xì)胞離體時間短且不經(jīng)過永生化過程,其生物學(xué)特性未發(fā)生很大變化,仍保持原有的遺傳特征,可更好地反映細(xì)胞在體內(nèi)的生長狀態(tài),從而獲得與體內(nèi)生理功能更接近的數(shù)據(jù),很適合用于藥物測試、細(xì)胞分化和轉(zhuǎn)化等實(shí)驗(yàn)研究。

原代細(xì)胞培養(yǎng)技巧
1.?生長需求(Growth Requirements)
原代細(xì)胞可以懸浮培養(yǎng)或貼壁培養(yǎng)。一些細(xì)胞自然地懸浮在懸浮液中,而不附著在表面上(例如,來源于外周血的細(xì)胞)。也有一些細(xì)胞系經(jīng)過修飾可以在懸浮培養(yǎng)中存活,它們的生長密度高于粘附條件所允許的密度。對于依賴貼壁的原代細(xì)胞,貼壁細(xì)胞(例如實(shí)體組織)需要一個表面才能在體外正常生長。這些細(xì)胞大多在沒有涂層的扁平塑料容器中培養(yǎng),但有時在微載體上培養(yǎng),可以用細(xì)胞外基質(zhì)蛋白(如膠原蛋白和層粘連蛋白)包被,以增加粘附特性并提供生長和分化所需的其他信號。細(xì)胞培養(yǎng)基由補(bǔ)充了適當(dāng)?shù)纳L因子和細(xì)胞因子的基礎(chǔ)培養(yǎng)基組成,細(xì)胞在細(xì)胞培養(yǎng)箱中生長,并維持在適當(dāng)?shù)臏囟群突旌蠚怏w中(對于哺乳動物細(xì)胞,通常為37°C,5%CO?)。培養(yǎng)條件根據(jù)細(xì)胞類型而廣泛變化,生長培養(yǎng)基的pH、葡萄糖濃度、生長因子和其他營養(yǎng)物質(zhì)的存在可能會有所不同,具體取決于細(xì)胞類型。
在建立原代培養(yǎng)過程中,必須在生長培養(yǎng)基中加入抗生素以抑制從宿主組織引入的污染??股乜赡馨☉c大霉素,青霉素,鏈霉素和兩性霉素B的混合物。但是,不建議長期使用抗生素,因?yàn)槟承┰噭ɡ鐑尚悦顾谺)從長期來看可能對細(xì)胞有毒。
分離后保留原代細(xì)胞的活力非常重要,因?yàn)樗鼈冎械拇蠖鄶?shù)會經(jīng)歷衰老過程,并在一定數(shù)量的種群倍增后停止分裂。為了使細(xì)胞長期存活,必須具備出色的細(xì)胞培養(yǎng)操作技能以及適當(dāng)?shù)呐囵B(yǎng)條件(即生長培養(yǎng)基、溫度、氣體混合物、pH、生長因子濃度、營養(yǎng)物質(zhì)和葡萄糖等)。用于補(bǔ)充培養(yǎng)基的生長因子通常來自動物血液(血液來源的成分具有污染的可能性),建議盡可能減少或消除這些成分的使用,操作時也需要使用無菌技術(shù)。

2. 細(xì)胞融合(Cellular confluence)
細(xì)胞融合通常是指附著的細(xì)胞在培養(yǎng)容器中所占的百分比。例如,100%的細(xì)胞融合意味著培養(yǎng)皿表面被細(xì)胞完全覆蓋,而50%的細(xì)胞融合意味著大約一半的表面被覆蓋。跟蹤和評估原代細(xì)胞培養(yǎng)是一個重要且必不可少的參數(shù),因?yàn)楦鞣N細(xì)胞類型需要不同的融合終點(diǎn),此時需要對其進(jìn)行傳代培養(yǎng)。
3. 繼代保持
(Maintenance and Subculture)
當(dāng)分離的細(xì)胞附著在培養(yǎng)皿表面時,細(xì)胞的維持階段開始。通常,培養(yǎng)開始后約需要24小時。當(dāng)細(xì)胞達(dá)到所需的細(xì)胞融合百分比并活躍增殖時,就該進(jìn)行傳代培養(yǎng)了。這是在達(dá)到100%融合之前傳代原代細(xì)胞培養(yǎng)的最佳時間,因?yàn)槿诤虾蟮募?xì)胞可能會發(fā)生分化,并在傳代后顯示出較慢的增殖。依附依賴性細(xì)胞以單層生長,需要定期用適當(dāng)?shù)呐囵B(yǎng)基傳代培養(yǎng)以維持指數(shù)生長。單層的繼代培養(yǎng)涉及細(xì)胞間和細(xì)胞內(nèi)表面間鍵的斷裂,大多數(shù)粘附的原代細(xì)胞需要消化它們的蛋白質(zhì)附著鍵,或者需要用低濃度的蛋白水解酶(例如胰蛋白酶/ EDTA)從單層或相關(guān)組織中分離出來。細(xì)胞解離并分散成單細(xì)胞懸液后,將它們計數(shù)并稀釋至適當(dāng)?shù)臐舛?,然后轉(zhuǎn)移至新鮮的培養(yǎng)容器中(培養(yǎng)基的組成取決于細(xì)胞類型而有所不同),在此處它們會重新附著并分裂。

4. 細(xì)胞計數(shù)(Cell counting)
血細(xì)胞計數(shù)器通常用于使用排阻染料錐蟲藍(lán)估計細(xì)胞數(shù)和確定細(xì)胞活力。血細(xì)胞計數(shù)器是相當(dāng)厚的玻璃顯微鏡載玻片,帶有矩形凹痕,可形成一個腔室。腔室上刻有垂直線的激光蝕刻柵格,并且精心制作了該設(shè)備。由線界定的面積和腔室的深度是已知的。因此,可以對特定體積的流體中的細(xì)胞數(shù)進(jìn)行計數(shù),從而計算出整個流體中的細(xì)胞濃度。
5. 冷凍保存和恢復(fù)
(Cryopreservation and Recovery)
低溫保存是使用低溫保存結(jié)構(gòu)完整的活細(xì)胞的過程。冷凍保存和融化原代細(xì)胞是必不可少的,以最大程度地減少每個過程中的細(xì)胞損傷和死亡。對于原代細(xì)胞,可通過使用冷凍保護(hù)劑(例如DMSO或甘油,在正確的溫度和受控的冷凍速率下)實(shí)現(xiàn)。對于大多數(shù)原代細(xì)胞,可以在80%完全生長培養(yǎng)基的混合物中添加10%FBS和10%DMSO進(jìn)行冷凍保存。冷凍過程需要以每分鐘-1°C的速度緩慢進(jìn)行,以最大程度地減少細(xì)胞內(nèi)冰晶的形成。冷凍的培養(yǎng)物需要以液氮(-196°C)或低于-130°C的氣相存儲。解凍冷凍保存的細(xì)胞是快速的過程,方法是將冷凍的細(xì)胞浸入37°C水浴約1-2分鐘。注意不要在融化后離心原細(xì)胞(因?yàn)樗鼈儗鋬霰4婊謴?fù)過程中的損傷極為敏感)。最好在融化后直接鋪板細(xì)胞,并允許培養(yǎng)物在最初的24小時內(nèi)附著。當(dāng)啟動冷凍保存的原代細(xì)胞培養(yǎng)時,必須在細(xì)胞附著后去除用過的培養(yǎng)基(因?yàn)镈MSO對原代細(xì)胞,并可能導(dǎo)致解凍后活力下降)。
原代細(xì)胞培養(yǎng)過程中可能存在的錯誤
污染:轉(zhuǎn)移主要組織進(jìn)行培養(yǎng)時需要注意避免污染。
pH值變化:這可能是由于培養(yǎng)基中的鹽分不正確,細(xì)菌或真菌污染,碳酸氫鹽緩沖液不足,二氧化碳張力不正確等引起的。
粘附性不足(細(xì)胞不貼壁):培養(yǎng)基中不含附著因子(attachment factors)或附著因子不足,培養(yǎng)皿或培養(yǎng)基污染,細(xì)胞被胰蛋白酶過度消化等。
生長緩慢:原因包括培養(yǎng)基的pH值變化,必需的促進(jìn)生長的成分/因子耗盡,低污染,試劑儲藏不當(dāng)?shù)取?br>
細(xì)胞死亡:溫度波動,二氧化碳含量過低,在融化和/或冷凍保存過程中細(xì)胞受損,有毒代謝產(chǎn)物濃度增加,培養(yǎng)基中的滲透壓失衡導(dǎo)致細(xì)胞存活率降低。
沉淀(pH不變):由于使用了冷凍培養(yǎng)基,在pH不變的培養(yǎng)基中可能會出現(xiàn)沉淀,殘留的磷酸鹽殘留在用洗滌劑洗滌時可能會沉淀出粉末狀的培養(yǎng)基成分。
細(xì)胞結(jié)塊(細(xì)胞不貼壁且結(jié)塊):懸浮細(xì)胞可能由于鈣、鎂離子的存在(貫流時應(yīng)使用不含鈣、鎂離子的D-Hank’s緩沖液(D-HBSS),而不能選擇含有鈣、鎂離子的HBSS或可能含有鈣、鎂離子的PBS緩沖液)或細(xì)胞裂解及DNA釋放(過度用蛋白水解酶消化)而結(jié)塊。
誘導(dǎo)變異性:多種試劑和培養(yǎng)基會誘導(dǎo)原代細(xì)胞的數(shù)據(jù)產(chǎn)生變異,研究者的處理手法也可能導(dǎo)致原代細(xì)胞的數(shù)據(jù)產(chǎn)生變異。

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