細(xì)胞的來源多樣,培養(yǎng)方法也各不相同,凡是來源于胚胎、組織器官及外周血,經(jīng)特殊分離方法制備而來的原初培養(yǎng)的細(xì)胞稱之為原代細(xì)胞。原代細(xì)胞經(jīng)分散接種之手段稱為傳代。凡能經(jīng)傳代方式進行再次培養(yǎng)的細(xì)胞稱為傳代細(xì)胞。若能穩(wěn)定生長傳10~20代以上的細(xì)胞可確立為細(xì)胞系。若有條件能開展單細(xì)胞克隆、純化,經(jīng)大量擴增后所形成的生物學(xué)特性穩(wěn)定的克隆化細(xì)胞群,稱之為細(xì)胞株或克隆細(xì)胞。此過程稱為細(xì)胞的純化或細(xì)胞克隆。這些基本技術(shù)是從事細(xì)胞培養(yǎng)工作的基礎(chǔ),只有熟悉和掌握了基本技術(shù),才可能更快捷地學(xué)習(xí)和掌握其他方法,本章重點敘述常用的基本技術(shù)。
*節(jié) 原代細(xì)胞的取材
人和動物細(xì)胞的取材是原代細(xì)胞培養(yǎng)成功的要條件,是進行細(xì)胞培養(yǎng)的*步,若取材不當(dāng),將會直接影響細(xì)胞的體外培養(yǎng),現(xiàn)將取材的基本要求和注意事項敘述如下:
一、取材的基本要求
(1)取材要注意新鮮和保鮮 新鮮組織易于培養(yǎng)成功,取材時應(yīng)盡量在4~6h內(nèi)能制作成細(xì)胞,盡快入箱培養(yǎng),若不能即時培養(yǎng),應(yīng)將組織浸泡于培養(yǎng)液內(nèi),于4℃存放。若組織塊較大,應(yīng)在清除表面壞死組織、脂肪和結(jié)締組織后,切碎于培養(yǎng)液內(nèi)4℃存放,但時間不能超過24h。對于已切碎的組織或血液、淋巴組織應(yīng)加入含10%二甲基亞砜的培養(yǎng)基,按細(xì)胞凍存方式于液氮中冷凍保存。
(2)取材應(yīng)嚴(yán)格無菌 所取標(biāo)本材料應(yīng)在無菌條件下進行,為了確保無菌,對所取材料若疑有污染的可能,應(yīng)將所取組織在含高濃度抗菌素(400單位/mL)甚加入適量的兩性霉素B或10%達克寧液的培養(yǎng)液內(nèi)于4℃下存放2小時以上,再用PBS洗2~3次,以確保所取材料無菌。要用無菌包裝的器皿或事先消毒好的帶少許培養(yǎng)液(內(nèi)含400單位/mL抗菌素)的小瓶等便于攜帶的物品來取材,所取材料應(yīng)避免接觸有毒有害的化學(xué)物質(zhì),如碘、汞等。
(3)取材和原代細(xì)胞制作時,要用鋒利的器械,如手術(shù)刀或剃須刀片切碎組織,盡可能減少對細(xì)胞的機械損傷。
(4)要仔細(xì)去除所取材料上的血液、脂肪、壞死組織及結(jié)締組織,切碎組織時應(yīng)避免組織干燥,可在含少量培養(yǎng)液的器皿中進行。
(5)取材應(yīng)注意組織類型、分化程度、年齡等,一般來講,胚胎組織較成熟個體組織容易培養(yǎng),分化低的較分化高的組織容易生長,腫瘤組織較正常組織容易培養(yǎng)。取材時應(yīng)盡量選用易培養(yǎng)的組織進行培養(yǎng)。
(6)原代細(xì)胞取材時要同時留好組織學(xué)標(biāo)本和電鏡標(biāo)本。對組織的來源、部位、包括供體的一般情況要做詳細(xì)的記錄,以備以后查詢。
二、各類組織的取材技術(shù)
(一) 皮膚和粘膜的取材
皮膚和粘膜是上皮細(xì)胞培養(yǎng)的重要組織來源,主要取自于手術(shù)過程中的皮片,方法似外科取斷層皮片手術(shù)操作,但面積一般2~4cm2即可,這樣局部*痕,若對燒傷皮膚進行上皮細(xì)胞膜片移植,可從大腿或臀部取較大皮片,可取2~4cm2皮片,但取材時不要用碘酒消毒;若培養(yǎng)上皮細(xì)胞,取材時不要切取太厚,盡可能去除所攜帶的皮下或粘膜下組織;若欲培養(yǎng)成纖維細(xì)胞,則反之。皮膚粘膜與外界相通部位,因表面細(xì)菌、霉菌很多,取材時應(yīng)嚴(yán)格消毒,必要時要用高濃度抗菌素和適量兩性霉素B漂洗、浸泡。
(二)內(nèi)臟和實體瘤的取材
內(nèi)臟除消化道外基本是無菌的,但取材時要明確和熟悉所需組織的類型和部位,實體瘤取材時要取腫瘤細(xì)胞豐富的區(qū)域,要避開破潰、壞死液化部分,以防污染,盡量去除混雜的結(jié)締組織,否則培養(yǎng)后,由于成纖維細(xì)胞的生長給以后的培養(yǎng)工作增加困難。對于一些特殊細(xì)胞培養(yǎng)的取材,詳見后面有關(guān)章節(jié)。
(三)血液細(xì)胞的取材
血液及淋巴組織中的血細(xì)胞、淋巴細(xì)胞的取材,一般多抽取靜脈外周血,或從淋巴組織中(如脾、扁桃體、胸腺、淋巴結(jié)等)分離細(xì)胞,取材時應(yīng)注意抗凝,通常采用肝素抗凝,常用肝素濃度為8~10u/mL血,抽血的針筒也要用肝素濕潤,若從血站取來的獻血員的血液,因血站不用肝素抗凝劑,常用含枸椽酸鹽抗凝,對此類血標(biāo)本千萬不能用含鈣、鎂離子的洗液來處理細(xì)胞,因此時的鈣、鎂離子可加速血液中凝血酶促進血液凝固而影響收獲血細(xì)胞及淋巴細(xì)胞。此外要嚴(yán)格無菌,盡量新鮮使用。
(四)骨髓、羊水、胸/腹水細(xì)胞取材
取上述標(biāo)本時,除嚴(yán)格無菌,注意抗凝外,還要盡快分離培養(yǎng),一般無需其他處理,離心后,用無鈣、鎂PBS洗兩次,再用培養(yǎng)液洗一次后即可培養(yǎng),不宜低溫存放。具體操作詳見后面有關(guān)章節(jié)。
(五)動物組織取材
1、鼠胚組織取材
先用引頸或氣管窒息致死法處死孕期合適的動物,然后將其整個浸泡在含有75%酒精的燒杯中,5分鐘后(注意時間不能太長,以避免酒精從口或其他通道進入體內(nèi),影響組織活力),取出動物,在消毒過的木板上可用無菌的圖釘或大頭針固定四肢,切開皮膚,用無菌操作法解剖取胚或用無菌止血鉗挾起皮膚、用無菌眼科剪沿軀干中部環(huán)形剪開皮膚,用止血鉗分別挾住兩側(cè)皮膚拉向頭尾,把動物反包,暴露軀干,然后再固定,更換無菌解剖器材,采用無菌操作法解剖取出胚胎。
2、幼鼠胚腎(或肺)取材
幼鼠采用上述方法處死消毒后,腹部朝上固定在木板上,先切開游離毛皮并拉開兩側(cè):然后采用無菌法打開胸腔取肺,或背部朝上固定在木板上,先將背部毛皮切開游離并拉向兩側(cè),然后采用無菌法從背部打開腹腔取腎。
(六)人胚體組織取材
在局部先用碘酒后用75%酒精棉球消毒,無菌法取人胚肺(腎),方法與鼠類相同。
(七)雞(鴨)鳥類胚胎組織取材
取孵化適當(dāng)胚齡(9~12天)的胚蛋,用照蛋燈在暗處燈檢,若有豐富血管、胚體有運動的胚蛋,說明胚體發(fā)育良好,并用有色筆劃出氣室和胚體位置。將胚蛋置于蛋架上,先用溫水清洗蛋殼,再用75%酒精棉球擦干,經(jīng)碘酒、75%酒精消毒后,在無菌條件下采用無菌法用剪刀或中號鑷子打開氣室,沿氣室邊緣去除蛋殼,再用眼科鑷撕去殼膜,暴露出雞胚,再用彎頭鑷輕挑起胚頭,取出胚胎,放入無菌平皿中,解剖取材。
第二節(jié) 原代細(xì)胞的分離和制作
人或動物體內(nèi)(或胚胎組織)由于多種細(xì)胞結(jié)合緊密,不利于各個細(xì)胞在體外培養(yǎng)中生長繁殖,即使采用1mm3的組織塊,也只有少量處于周邊的細(xì)胞可能生存和生長,若需獲取大量細(xì)胞,必須將現(xiàn)有的組織塊充分散開,使細(xì)胞解離出來,常采用的方法如下:
一、懸浮細(xì)胞的分離方法
組織材料若來自血液、羊水、胸水或腹水的懸液材料,zui簡單的方法是采用1000r/min的低速離心10分鐘,若懸液量大,可適當(dāng)延長離心時間,但速度不能太高,延時也不能太長,以避免擠壓或機械損傷細(xì)胞,離心沉淀用無鈣、鎂PBS洗兩次,用培養(yǎng)基洗一次后,調(diào)整適當(dāng)細(xì)胞濃度后再分瓶培養(yǎng),若選用懸液中某些細(xì)胞,常采用離心后的細(xì)胞分層液,因為,經(jīng)離心后由于各種細(xì)胞的比重不同可在分層液中形成不同層,這樣可根據(jù)需要收獲目的細(xì)胞。不同比重的分層液的配制和具體分離方法詳見淋巴細(xì)胞分離培養(yǎng)的章節(jié)。
二、實體組織材料的分離方法
對于實體組織材料,由于細(xì)胞間結(jié)合緊密,為了使組織中的細(xì)胞充分分散,形成細(xì)胞懸液,可采用機械分散法(物理裂解)和消化分離法。
(一)機械分散法
所取材料若纖維成分很少,如腦組織,部分胚胎組織可采用剪刀剪切、用吸管吹打分散組織細(xì)胞或?qū)⒁殉浞旨羲榉稚⒌慕M織放在注射器內(nèi)(用九號針),使細(xì)胞通過針頭壓出,或在不銹鋼紗網(wǎng)內(nèi)用鈍物壓擠(常用注射器鈍端)使細(xì)胞從網(wǎng)孔中壓擠出。此法分離細(xì)胞雖然簡便、快速,但對組織機械損傷大,而且細(xì)胞分散效果差。此法僅適用于處理纖維成分少的軟組織。
(二)消化分離法
組織消化法是把組織剪切成較小團塊(或糊狀),應(yīng)用酶的生化作用和非酶的化學(xué)作用進一步使細(xì)胞間的橋連結(jié)構(gòu)松動,使團塊膨松,由塊狀變成絮狀,此時再采用機械法,用吸管吹打分散或電磁攪拌或在搖珠瓶中振蕩,使細(xì)胞團塊得以較充分的分散,制成少量細(xì)胞群團和大量單個細(xì)胞的細(xì)胞懸液,接種培養(yǎng)后,細(xì)胞容易貼壁生長。
1、酶消化分離法
酶消化分離法常采用胰蛋白酶和膠原酶,其分離方法如下:
(1) 胰蛋白酶分散技術(shù)
胰蛋白酶(簡稱胰酶)是廣泛應(yīng)用的消化劑。胰蛋白酶是一種胰臟制品,對蛋白質(zhì)有水介作用,主要作用于賴氨酸或精氨酸相連接的肽鍵,使細(xì)胞間質(zhì)中的蛋白質(zhì)水介而使細(xì)胞分散開,在常用的蛋白酶中由于產(chǎn)品的活力和純度不同,對細(xì)胞的消化能力也不同,胰蛋白酶對細(xì)胞的作用,取決于細(xì)胞類型、酶的活力、配制的濃度、消化的溫度、無機鹽離子、pH以及消化時間的長短等。
①細(xì)胞類型 胰蛋白酶適于消化細(xì)胞間質(zhì)較少的軟組織,能有效地分離肝、腎、甲狀腺、羊膜、胚胎組織、上皮組織等。而對含結(jié)締組織較豐富的組織,如 乳腺、滑膜、子宮、纖維肉瘤、腫瘤組織等就無效,但若與膠原酶合用,就能增加其對組織的分離作用。
②酶的活力 市售的胰蛋白酶,其活力都經(jīng)過測定而有效,但配制時必須新鮮,需保存在低溫冰箱中,消化時的pH和溫度都要適宜,否則會影響活力,細(xì)胞的分散直接與酶的活力有關(guān),zui終使用活力為1:200或1:250,56℃pH8.0時活力zui強。
該酶為粉劑,保藏時要防潮,室內(nèi)溫度不宜過高,保存時間不能太長,若粉劑結(jié)團塊,說明該部分受潮或失效。
③酶的濃度 胰蛋白酶一般采用的濃度為0.1%-0.25%(活力1:200或1:250),但遇到難消化的組織時,濃度可適當(dāng)提高,消化時間適當(dāng)延長。濃度高對細(xì)胞有毒性,而較低濃度的胰蛋白酶在培養(yǎng)液中可促進細(xì)胞的增殖,若培養(yǎng)液中加入血清,其少量胰蛋白酶可被血清中抗胰蛋白酶因子所清除。
④溫度 一般認(rèn)為胰蛋白酶在56℃時活性zui強,但由于對細(xì)胞有損害而不能被采用,常使用的溫度為37℃,通常在37℃進行消化比室溫作用快。
⑤pH pH8~pH9是胰蛋白酶活力適宜范圍,但隨堿性的增加其活力也隨之減少,活性強分散快,細(xì)胞也容易被消化下來,消化分離細(xì)胞時PH只能選用7.6~8.0之間,否則對細(xì)胞有損傷。
⑥無機鹽離子 若用含有鈣和鎂的鹽類溶液來配制胰蛋白酶時,可以發(fā)生抑制胰蛋白的消化作用。因此,在配制時應(yīng)采用無鈣鎂離子的PBS配制。
⑦消化時間 如果細(xì)胞消化時間過長,可以損害細(xì)胞的呼吸酶,從而影響細(xì)胞的代謝,一般消化時間為20分鐘為宜,冷消化時使用低濃度消化液,于4℃過夜也可。
分離方法如下:
①過夜冷消化 將取得的組織用Hanks液洗三次,剪成碎塊大小為4毫米左右,用Hanks液洗2~3次以除去血球和脂肪組織,再加入0.25%的胰蛋白酶,搖勻后放4℃過夜,次日再用Hanks液洗滌,棄去上清,共洗2~3次,然后,加入少量營養(yǎng)液吹打分散,細(xì)胞計數(shù),按適當(dāng)?shù)臐舛确制颗囵B(yǎng)。
②多次提取消化法 多次提取消化法有以下三種:
熱消化多次提取——將剪碎的細(xì)胞塊加入0.25%胰蛋白酶37℃水浴中消化15~20分鐘,然后經(jīng)洗滌后用營養(yǎng)液分散制成細(xì)胞懸液,按合適的濃度分瓶培養(yǎng),然后將留下的未*消化的組織按上述方法操作,再消化提取細(xì)胞。
冷消化多次提取——方法同上,只是消化溫度為4℃。
先熱消化后冷消化——將組織塊先用胰蛋白酶于37℃下消化20分鐘經(jīng)洗滌后用營養(yǎng)液分散,制成懸液,剩余未消化的小組織塊經(jīng)洗滌后用胰酶于4℃下過夜,次日再提取細(xì)胞,分散成懸液,分瓶培養(yǎng)。
(2) 膠原酶(Collagenase)消化法
膠原酶是一種從細(xì)菌中提取出來的酶,對膠原有很強的消化作用。適于消化纖維性組織、上皮組織以及癌組織,它對細(xì)胞間質(zhì)有較好的消化作用,對細(xì)胞本身影響不大,可使細(xì)胞與膠原成分脫離而不受傷害。該酶分離效果好,即使有鈣、鎂離子存在仍有活性,故可用PBS和含血清的培養(yǎng)液配制,即操作簡便又可提高細(xì)胞成活率,zui終濃度200u/mL或0.1~0.3mg/mL。此酶消化作用緩和,無需機械振蕩,但膠原酶價格較高,大量使用將增加實驗成本。
經(jīng)過膠原酶消化后的上皮組織,由于上皮細(xì)胞對酶有耐受性,可能有一些上皮細(xì)胞團塊尚未被*消化開。成小團塊的上皮細(xì)胞比分散的單個上皮細(xì)胞更易生長,因此不必要再進一步消化處理。
鑒于胰蛋白酶和膠原酶的生物學(xué)活性(見表4-1)和在不同濃度下消化各種組織小塊所需的時間(小時)有差異(見表4-2),以及兩者價格不等,有人采用膠原酶與胰蛋白酶并用,同時還可加透明質(zhì)酸酶(對細(xì)胞表面糖基有作用),采用兩者的聯(lián)合消化作用,對分散大鼠和兔肝、癌組織非常有效。
表4-1 胰蛋白酶和膠原酶生物活性的差別
項 目 胰蛋白酶 膠原酶
消化特性 適用于消化軟組織 適用于消化纖維多的組織
用 量 0.01%~0.5% 0.1~0.3mg/mL(200u/mL)
消化時間 0.5~2小時(小塊) 1~12小時
pH 8~9 6.5~7.0
作用強度 強烈 緩和
細(xì)胞影響 時間過長有影響 無大影響
血清、鈣、鎂離子 有影響 無影響
表4-2 胰蛋白酶和膠原酶在不同溫度下消化各種組織小塊時所需時間(小時)(0.5~1cm3)
酶 種 類 較 硬 組 織 軟 組 織
4℃ 室 溫 37℃ 4℃ 室 溫 37℃
胰蛋白酶(0.25%) 24~48 1~6 1~2 12~24 1~2 0.5~1
膠原酶(200u/mL) 24 6 6.5 12 3 0.25
兩者聯(lián)合 12~46 12~24 4~12 12~24 6~12 1~2
除上述兩種zui常用的消化酶外,還有鏈霉蛋白酶、粘蛋白酶、蝸牛酶、彈性蛋白酶、木瓜蛋白酶,近年來,還有一種從灰霉菌中提取的Pronase新酶分散細(xì)胞更佳。
2、非酶消化法(EDTA消化法)
EDTA是一種非酶消化物,又稱螯合劑或Versene,全名為乙烯二胺四乙酸。常用不含鈣、鎂離子的PBS配成0.02%的工作液,對一些組織,尤其是上皮組織分散效果好,該化學(xué)物質(zhì)能與細(xì)胞上的鈣、鎂離子結(jié)合形成螯合物,利用結(jié)合后的機械力使細(xì)胞變圓而分散細(xì)胞或使貼壁細(xì)胞從瓶壁上脫離,缺點是細(xì)胞易裂解或貼壁細(xì)胞從瓶壁上脫離時呈片狀,有團塊,常不單獨使用,但可與胰蛋白酶混合使用(1:1或2:1),不僅利于細(xì)胞脫壁又利于細(xì)胞分散,可降低胰酶的用量和毒性作用。
消化分離法的操作步驟:
(1)剪切 把組織塊剪碎,呈1~5mm3大小的組織塊。
(2) 加液漂洗 將碎組織塊在平皿(或三角燒瓶)中用無鈣鎂PBS洗2-3次(采用傾斜,自然沉降法)。
(3)消化 加入消化液(胰蛋白酶或膠原酶或EDTA)于37℃水浴中作用適當(dāng)時間(中間可輕搖1~2次),若組織塊膨松呈絮狀可終止,若變化不大可更換一次消化液,繼續(xù)消化直膨松絮狀為止。胰蛋白酶消化時間不宜過長。
(4)棄去消化液 采用傾斜自然沉降或低速離心法盡量棄去消化液。
(5)漂洗 將含有鈣、鎂離子的培養(yǎng)基沿瓶壁緩緩加入,中止消化反應(yīng),采用漂洗法洗2-3次后,加入*培養(yǎng)基。
(6)機械分散 采用吸管吹打或振蕩法,使細(xì)胞充分散開后用紗網(wǎng)或3~4層無菌紗布過濾后分瓶培養(yǎng),若要求不高可采用傾斜自然沉降5~10分鐘,吸上層細(xì)胞懸液進行分瓶培養(yǎng)。
注意事項如下:
(1)組織塊必須漂洗2-3次以除去組織中的鈣、鎂離子和血清對胰蛋白酶和EDTA的抑制作用。
(2)胰蛋白濃度不宜過高,作用時間不能太長,以避免毒性作用。
(3)消化后組織不僅要盡量棄去消化液,以避免毒性產(chǎn)生,而且動作要輕,以避免膨松的細(xì)胞隨漂洗而丟失。
三、原代細(xì)胞的培養(yǎng)方法
原代細(xì)胞的培養(yǎng)也叫初代培養(yǎng) 是從供體取得組織細(xì)胞在體外進行的培養(yǎng),是建立細(xì)胞系的*步,是一項基本技術(shù)。原代細(xì)胞因剛從組織中分離開,生物學(xué)特性未發(fā)生很大變化,仍保留原來的遺傳特性,也zui接近和反映體內(nèi)生長特性,適宜用于藥物敏感性試驗、細(xì)胞分化等實驗研究。
原代細(xì)胞往往有多種細(xì)胞組成,比較混雜,即使從形態(tài)上為同一類型(上皮樣或成纖維樣),但細(xì)胞間仍有很大差異。如果供體不同,即使組織類型、部位相同,個體差異也照樣存在,原代細(xì)胞生物特性尚不穩(wěn)定,如需做較為嚴(yán)格的對比性實驗研究,還需進行短期傳代培養(yǎng)。
1、組織塊培養(yǎng)法
組織塊培養(yǎng)是常用、簡便易行和成功率較高的原代培養(yǎng)方法,也是早期采用培養(yǎng)細(xì)胞的方法,故原先被稱為組織培養(yǎng)。其方法:為將剪成的小組織團塊接種于培養(yǎng)瓶(或皿)中,瓶壁可預(yù)先涂以膠原薄層,以利于組織塊粘著于瓶壁,使周邊細(xì)胞能沿瓶壁向外生長,方法簡便,利于培養(yǎng),部分種類的組織細(xì)胞在小塊貼壁24小時后細(xì)胞就從組織塊四周游出,然后逐漸延伸,長成肉眼可以觀察到的生長暈,5~7天后組織塊中央的組織細(xì)胞逐漸壞死脫落和發(fā)生漂浮,此漂浮小塊可隨換液而棄去,由組織塊周圍延伸的貼壁細(xì)胞也逐漸形成層片,可在顯微鏡下觀察形態(tài)和用于實驗研究。
其培養(yǎng)方法如下:
(1)按照前述方法取材,將組織剪成或切成1mm3大小的小塊,并加入少許培養(yǎng)基使組織濕潤。
(2)將小塊均勻涂布于瓶壁,每小塊間距0.2 cm~0.5cm,一般在25mL培養(yǎng)瓶(底面積為17.5cm2)可接種20~30小塊為宜,小塊放置后,輕輕翻轉(zhuǎn)培養(yǎng)瓶,使瓶底朝上,然后于瓶內(nèi)加入適量培養(yǎng)基蓋好瓶塞,將瓶傾斜放置在37℃溫箱內(nèi)。
(3)培養(yǎng)2~4小時,待小塊貼附后,將培養(yǎng)瓶緩慢翻轉(zhuǎn)平放,靜置培養(yǎng),動作要輕,嚴(yán)禁搖動和來回振蕩,以防由于沖動而使小塊漂起而造成培養(yǎng)失敗,若組織塊不易貼壁可預(yù)先在瓶壁涂一薄層血清、胎汁或鼠尾膠原等。開始培養(yǎng)時培養(yǎng)基不宜多,以保持組織塊濕潤即可,培養(yǎng)24小時后再補液,培養(yǎng)初期移動和觀察時要輕拿輕放,開始幾天盡量不去搬動,以利貼壁和生長,培養(yǎng)3~5天時可換液,一方面補充營養(yǎng),一方面去除代謝產(chǎn)物和漂浮小塊所產(chǎn)生的毒性作用。
原代細(xì)胞培養(yǎng)-2
2.消化培養(yǎng)法
該方法是采用前述的消化分散法,將妨礙細(xì)胞生長的細(xì)胞間質(zhì)(包括基質(zhì)、纖維等)去除,使細(xì)胞分散形成細(xì)胞懸液,然后分瓶培養(yǎng)。
某些特殊類型細(xì)胞,如內(nèi)皮細(xì)胞、骨細(xì)胞等的消化手段和步驟,將在有關(guān)章節(jié)中敘述。
3.懸浮細(xì)胞培養(yǎng)法
對于懸浮生長的細(xì)胞,如白血病細(xì)胞、淋巴細(xì)胞、骨髓細(xì)胞、胸水和腹水中的癌細(xì)胞和免疫細(xì)胞無需消化,可采用低速離心分離,直接培養(yǎng),或經(jīng)淋巴細(xì)胞分層液分離后接種培養(yǎng)。
4.器官培養(yǎng)
器官培養(yǎng)是指從供體取得器官或組織塊后,不進行組織分離而直接在體外的特定環(huán)境條件下培養(yǎng),其特性仍保持原有器官細(xì)胞的組織結(jié)構(gòu)和、并能存活,器官培養(yǎng)的目的和技術(shù)均與單層細(xì)胞培養(yǎng)不同,但可利用器官培養(yǎng)對器官組織的生長變化進行體外觀察。并觀察不同培養(yǎng)條件研究對器官組織的影響。器官培養(yǎng)可保持器官組織的相對完整性,可用于重點觀察細(xì)胞間的、排列情況和相互影響,以及局部環(huán)境的生物調(diào)節(jié)作用。
1. 器官培養(yǎng)的特殊的要求
(1)需要特殊的培養(yǎng)條件 因器官離體培養(yǎng),其營養(yǎng)和氧氣僅靠自然滲透來供給,因此,培養(yǎng)時為了確保中心不發(fā)生缺乏氧和營養(yǎng)而造成壞死,其厚度或直徑不宜超過1mm。
(2)器官內(nèi)部細(xì)胞需要有足夠的氧氣滲入 常采用以下兩種方法:
a. 將器官組織塊置于培養(yǎng)基氣液面以利于氣體交換。
b. 提高培養(yǎng)基中的氧分壓,一般需加注純氧,提高氧分壓時仍需保持5% CO2,以維持pH。
2. 器官培養(yǎng)的方法
(1)將不銹鋼網(wǎng)做成的支架,放置于培養(yǎng)皿中,高度為1/2皿高,使其表面鋪上0.5mm孔徑的濾膜。
(2)將培養(yǎng)基加入平皿中,使培養(yǎng)液剛剛接觸到濾膜,但不要使濾膜浮起。
(3)將要培養(yǎng)的器官組織平放在濾膜上,一般厚度不要超過200μm,水平面積不超過10mm2,如為肝、腎不能大于1mm2。
(4)將培養(yǎng)物置于CO2培養(yǎng)箱內(nèi),并加注氧氣,調(diào)整氧分壓達90%,培養(yǎng)時注意使液面與膜保持在一致的水平上。
(5)上述器官培養(yǎng)1~3周(每隔2~3天換液一次)后可用于實驗和檢測。
第三節(jié) 原代和傳代細(xì)胞的培養(yǎng)和維持
一、原代細(xì)胞的培養(yǎng)與維持
(一)原代細(xì)胞培養(yǎng)
1、靜置貼壁細(xì)胞(包括半貼壁細(xì)胞的培養(yǎng))
凡經(jīng)消化液處理實體組織來源的細(xì)胞要通過充分漂洗,以盡量除去消化液的毒性,細(xì)胞接種時濃度要稍大一些,少為5×108細(xì)胞/L,培養(yǎng)基可用Eagle(MEM)或DNEM培養(yǎng),小牛血清濃度為10%~80%,有條件的應(yīng)在37℃ 5% CO2的培養(yǎng)箱中培養(yǎng),在起始的2天中盡量減少振蕩,以防止剛貼壁的細(xì)胞發(fā)生脫落,漂浮。若原代貼壁細(xì)胞不是用于長期培養(yǎng),只是用于分離繁殖或測定病毒之用,其細(xì)胞濃度可以加大,盡量貼成厚層以利病毒的效價提高和測定結(jié)果(如空斑)更加明顯、準(zhǔn)確,待細(xì)胞基本貼壁伸展并逐漸形成網(wǎng)狀,此時的pH若有明顯變化,應(yīng)將原代細(xì)胞換液,即倒去舊液,換入新鮮的培養(yǎng)基,以便除去衰老、死亡的細(xì)胞和陳舊的培養(yǎng)基,使貼壁細(xì)胞能獲得充足的營養(yǎng)。
若用骨髓或外周血中的懸浮細(xì)胞經(jīng)靜置培養(yǎng)1周時,可有少量的肌樣纖維間質(zhì)細(xì)胞或基質(zhì)細(xì)胞開始貼壁生長,為了利于該貼壁細(xì)胞充分貼壁和生長,此時換液應(yīng)將細(xì)胞懸液經(jīng)低速離心后,按半量換液方式棄去舊液加入新液,然后再將細(xì)胞懸液放入原瓶中繼續(xù)培養(yǎng),經(jīng)反復(fù)幾次換液后,貼壁肌樣細(xì)胞逐漸形成網(wǎng)狀,此時換液可將原懸浮細(xì)胞和培養(yǎng)基移入另一新瓶,然后分別補加新鮮培養(yǎng)基(也按半量換液方式分別對半加入新液)繼續(xù)培養(yǎng),原瓶的貼壁細(xì)胞逐漸長成單層,而新瓶中又會出現(xiàn)二次貼壁細(xì)胞,經(jīng)幾次換液也會逐漸長成單層,在此類細(xì)胞培養(yǎng)時,培養(yǎng)基中往往需加入少量的維生素D3、bFGF、地塞米松、小牛血清(濃度要在20%以上),以利細(xì)胞貼壁生長。
2、懸浮細(xì)胞的培養(yǎng)
凡來自外周血、胸腹水、脾臟、淋巴結(jié)、骨髓的淋巴細(xì)胞、造血干細(xì)胞以及白血病細(xì)胞,在原代培養(yǎng)時要盡量去除紅細(xì)胞。若作用于試驗的短期培養(yǎng),可在含10%小牛血清的RPMI1640培養(yǎng)基中進行培養(yǎng),細(xì)胞濃度可在5~8×109/L范圍內(nèi),然后進行分瓶試驗。若要將淋巴細(xì)胞及白血病細(xì)胞進行長期培養(yǎng),淋巴細(xì)胞中要加入生長因子,白血病細(xì)胞中要加入少量的原患者血清,以利細(xì)胞生長,待細(xì)胞開始增殖甚結(jié)成小團塊,培養(yǎng)基中pH變酸,說明細(xì)胞生長繁殖良好,一般每隔3天需半量換液一次(換液時盡量使細(xì)胞不丟失),待細(xì)胞增殖加快,濃度明顯增加,pH發(fā)生明顯變化時,此時可考慮傳代。但千萬不能急于傳代,一定要待細(xì)胞密度較高時才能進行,以防傳代失敗。
(二)原代細(xì)胞的維持
1、貼壁細(xì)胞(包括半貼壁細(xì)胞的換液)
貼壁細(xì)胞長成網(wǎng)狀或基本單層時,由于營養(yǎng)缺乏,代謝產(chǎn)物增多,pH變酸,不適宜細(xì)胞生長,此時細(xì)胞還未長成單層,未達到飽和密度,仍需繼續(xù)培養(yǎng),因此,需采取換液方式來更新營養(yǎng)成分以滿足細(xì)胞繼續(xù)生長繁殖的需要。其換液方法比較簡單,即棄去舊液,加入與原培養(yǎng)液相同的等量*培養(yǎng)基。若希望細(xì)胞能在較長時間內(nèi)能維持存活,但不需增殖,此時要換成含2%小牛血清的維持液。
2、懸浮細(xì)胞
凡經(jīng)培養(yǎng)后只在細(xì)胞培養(yǎng)基中懸浮生長而不貼壁的細(xì)胞,需在倒置顯微鏡下方可觀察到細(xì)胞的形態(tài)和生長現(xiàn)象,淋巴細(xì)胞的短期培養(yǎng)無需換液,但加入生長因子或有絲分裂源(PHA、PMA、COnA、PWM、LPS等)后,細(xì)胞不僅會發(fā)生轉(zhuǎn)化而且會發(fā)生分裂繁殖,此時培養(yǎng)基中的營養(yǎng)成分并不能維持細(xì)胞的營養(yǎng)需求,加之代謝產(chǎn)物增多,pH變酸,細(xì)胞不適宜生長,需進行換液。白血病細(xì)胞或淋巴瘤細(xì)胞體外長期培養(yǎng)時,都需換液培養(yǎng),待達到飽和密度時才能傳代。換液時,只能采用半量換液的方式,千萬不能采取倒去舊液加入新液的方式進行換液。
半量換液的方法如下:
將原培養(yǎng)瓶豎起,在30分鐘內(nèi),若細(xì)胞沉于瓶底,可用吸管輕輕吸去一半上清棄去,再加入等量的新鮮*培養(yǎng)基。若細(xì)胞不能沉于瓶底,可吸出細(xì)胞懸液,采用低速離心(1000r/min 10min)棄去一半上清加入等量的新鮮*培養(yǎng)基,混勻后再轉(zhuǎn)入原瓶繼續(xù)培養(yǎng)。
二、原代細(xì)胞培養(yǎng)的傳代
原代培養(yǎng)后由于懸浮細(xì)胞增殖,數(shù)量增加甚達飽和密度,貼壁細(xì)胞的相互匯合,使整個瓶底逐漸被細(xì)胞覆蓋,細(xì)胞難以繼續(xù)生長繁殖,需要進行分瓶培養(yǎng),這種使原代細(xì)胞經(jīng)分散接種的過程稱之為傳代。每進行一次分離再培養(yǎng)稱之為傳一代,傳5~10代以內(nèi)的細(xì)胞通常稱為次代培養(yǎng)細(xì)胞,傳10~20代以上的細(xì)胞,通常確定為傳代細(xì)胞(或稱傳代細(xì)胞系)。然而,傳代細(xì)胞系的建立,關(guān)鍵是初代培養(yǎng)的傳代。
應(yīng)注意如下幾點:
(1)細(xì)胞生長密度不高時,或未能達到覆蓋整個瓶底時不能急于傳代。
(2)原代培養(yǎng)的貼壁細(xì)胞多為混雜細(xì)胞,形態(tài)各異,往往是上皮樣細(xì)胞和成纖維樣細(xì)胞并存,采用胰蛋白酶消化時要掌握好消化時間,因成纖維細(xì)胞易于脫壁,上皮細(xì)胞不易脫壁,因此,可根據(jù)需要選用適當(dāng)?shù)南瘯r間及時中止消化。在早先傳代時,其消化時間比一般已建系的細(xì)胞相對長一些。
(3)吹打已消化的細(xì)胞要輕巧,既不能聽到有明顯的吹打聲,又不能有大量泡沫在懸液中形成,以盡可能減少對細(xì)胞的機械損傷。
(4)傳代時細(xì)胞接種數(shù)量要多一些,以利于細(xì)胞的生存和繁殖。如果消化分離的細(xì)胞懸液有組織塊,也一并傳入到培養(yǎng)瓶,盡量減少細(xì)胞損失。
(5)傳代培養(yǎng)時的pH不能高,寧可偏低一些。此外,小牛血清濃度可適當(dāng)加大15%~20%左右。
三、傳代細(xì)胞的傳代培養(yǎng)
原代細(xì)胞經(jīng)傳代后所形成的傳代細(xì)胞,可根據(jù)不同細(xì)胞采取不同的方法進行細(xì)胞傳代。貼壁生長的細(xì)胞用消化法傳代,部分貼壁的細(xì)胞用直接吹打或用硅膠軟刮的刮除法傳代。懸浮細(xì)胞可采用加入等量新鮮培養(yǎng)基后直接吹打分散進行傳代,或用自然沉降法加入新培養(yǎng)基后再吹打分散進行傳代。后兩種傳代方法比較簡單,唯有貼壁細(xì)胞的消化傳代法比較復(fù)雜一些。
現(xiàn)將具體方法介紹如下:
(1)吸除或倒掉原瓶中的舊培養(yǎng)基(以25mL培養(yǎng)瓶為例)。
(2)每瓶加入2mL,無鈣、鎂PBS,漂洗一次后倒掉。
(3)每瓶加入1mL消化液(0.25%胰蛋白酶或0.02鞹A或混合液),輕輕搖動培養(yǎng)瓶,經(jīng)消化液鋪滿所有細(xì)胞表面,待細(xì)胞層略有松動,肉眼可觀察到“薄膜”現(xiàn)象時,倒掉消化液,再繼續(xù)作用2~3分鐘,輕輕搖動,細(xì)胞層可隨殘留的消化液呈片狀從瓶壁上脫落下來,在顯微鏡下可發(fā)現(xiàn)細(xì)胞回縮變圓,細(xì)胞間隙增大,此時應(yīng)立即終止消化。
(4)加入*培養(yǎng)基5mL,用吸管反復(fù)吹打瓶壁上的細(xì)胞,吹打時要按順序進行,以確保所有瓶壁均吹打到,吹打時動作要輕柔,不要用力過大,盡可能不要出現(xiàn)泡沫,以避免細(xì)胞的機械損傷。
(5)用計數(shù)板計數(shù),計算細(xì)胞的濃度,并用培養(yǎng)基調(diào)整適當(dāng)?shù)募?xì)胞濃度后再分瓶培養(yǎng)。
四、傳代細(xì)胞的建系和維持
細(xì)胞系的維持是培養(yǎng)工作的重要內(nèi)容,是通過換液傳代再換液、再傳代和細(xì)胞種子凍存來實現(xiàn)的,但對每一個細(xì)胞系來說都有其自身的特點,要做好建系的維持須注意以下幾點:
1.細(xì)胞檔案
細(xì)胞檔案要記錄好,如組織來源、生物學(xué)特性(由形態(tài)、生長繁殖曲線、染色體核型情況、代謝特性、分化特性、病毒敏感性、致瘤特性、有無支原體和潛存病毒等)、培養(yǎng)基的要求、傳代換液時間、擴增時間(分裂指數(shù)),細(xì)胞的特殊遺傳標(biāo)志(標(biāo)記染色體)等,這些記錄對于保證細(xì)胞的正常生長,保持細(xì)胞的一致和經(jīng)長期培養(yǎng)細(xì)胞特性的變異比較,都有十分重要的意義。
2.換液傳代
(1)細(xì)胞系的傳代、換液方法與前相同,但一般都有自身的規(guī)律性,因而在繼續(xù)傳代時,要注意保持其穩(wěn)定的規(guī)律性,這樣可以減少由于傳代時細(xì)胞密度的頻繁增減或換液時間的不規(guī)律而導(dǎo)致細(xì)胞生長特性的改變,給以后的實驗帶來影響。
(2)多種細(xì)胞系維持傳代,要嚴(yán)格操作程序,對所用的試劑各系不能交叉,甚每個細(xì)胞系均需單獨實驗室,傳代時各系均分開單獨操作,每傳5代后,細(xì)胞種子均應(yīng)凍存。傳代時均應(yīng)作好記錄,培養(yǎng)瓶上要有明顯標(biāo)記,標(biāo)記細(xì)胞系名稱和傳代的代數(shù)及傳代時間。若細(xì)胞生長較快,可減去換液程序,每次均可傳代。每個傳代細(xì)胞系,能分成2~3條線,分別傳代,同時也可在適溫或4℃短期存放一瓶,以防止污染丟失。細(xì)胞種子的及時凍存不僅可防止污染丟失,而且還可防止因盲目傳代而造成細(xì)胞變異,此外還可提供不同代次的細(xì)胞同時進行對比試驗。
3.細(xì)胞系(或株)的鑒定和管理
當(dāng)一個細(xì)胞系(或株)建立后,專家鑒定可有可無,按慣例,只要認(rèn)真研究,記錄完整,資料和結(jié)果確切,就可在有關(guān)雜志上或刊物上報道細(xì)胞的各次實驗指標(biāo)。
下面為美國標(biāo)準(zhǔn)細(xì)胞庫或細(xì)胞銀行(ATCC)入庫細(xì)胞的基本要求:
(1)培養(yǎng)簡歷 組織來源日期、物種、組織來源、性別、年齡、供體正?;虍惓=】禒顟B(tài),細(xì)胞已傳代數(shù)等。
(2)凍存液 培養(yǎng)基和保護劑名稱。
(3)細(xì)胞活力 凍融前后細(xì)胞接種存活率和生長特性(生長繁殖曲線,分裂指數(shù)等)。
(4)培養(yǎng)液 培養(yǎng)基種類和名稱、血清來源及濃度。
(5)細(xì)胞形態(tài) 類型,如上皮或成纖維細(xì)胞等。
(6)核型 二倍體或多倍體,標(biāo)記染色體有或無。
(7)無污染情況 包括細(xì)胞、真菌、支原體、原蟲和病毒等。
(8)物種檢測 檢測同功酶,主要為G6PD和LDH,以證明細(xì)胞有無交叉污染。
(9)免疫檢測 一兩種血清學(xué)檢測。
(10)細(xì)胞建立者 建立者姓名、檢測者姓名。
第四節(jié) 細(xì)胞的純化和克隆
體外培養(yǎng)的細(xì)胞源于人或動物體內(nèi)或胚胎組織,其體內(nèi)的細(xì)胞都是混雜生長,每一種組織都有血管和間葉組織,因此,來源于上述組織的培養(yǎng)材料的原代細(xì)胞、傳代細(xì)胞絕大多數(shù)都呈混合生長,即有上皮樣細(xì)胞,又有纖維樣細(xì)胞,纖維樣細(xì)胞又包括成纖維細(xì)胞、肌細(xì)胞、骨細(xì)胞、滑膜細(xì)胞等,混雜的細(xì)胞會直接影響實驗結(jié)果,而利用體外培養(yǎng)細(xì)胞進行實驗研究時,為了保證實驗結(jié)果的可靠性、一致性、穩(wěn)定性和可重復(fù)性,要求采用單一種類細(xì)胞來進行實驗,這樣才能對某一細(xì)胞的功能、形態(tài)等變化進行一系列研究,因而培養(yǎng)細(xì)胞的純化就成為實驗研究的重要一步,甚需要從混雜的細(xì)胞群中分離出單個細(xì)胞來進行培養(yǎng)和開展實驗研究。
一、細(xì)胞的純化
細(xì)胞的純化一般分為兩種,即自然純化和人工純化??筛鶕?jù)不同細(xì)胞種類、來源、實驗要求和目的選擇采用。
(一)自然純化
自然純化即利用某一種類細(xì)胞的增殖優(yōu)勢,在長期傳代過程中靠自然淘汰法,不斷排擠其他生長慢的細(xì)胞,靠自然增殖的潛力,zui后留下生長優(yōu)勢旺的細(xì)胞,達到細(xì)胞純化的目的。但這種方法常無法按照需要和實驗要求及目的來選擇細(xì)胞,此法花費時間長,留下來的往往是成纖維細(xì)胞。僅有那些惡性變的腫瘤細(xì)胞或突變的細(xì)胞可以通過此方法而保留下來,不斷純化而建立細(xì)胞系。
(二)人工純化
人工純化,即利用人為手段造成某一細(xì)胞生長有利的環(huán)境條件,抑制其他細(xì)胞的生長從而達到純化細(xì)胞的目的。
1、細(xì)胞因子依賴純化法
人和動物組織中某些細(xì)胞需要有特殊的細(xì)胞因子存在的微環(huán)境才能長期存活和生長繁殖,如IL-2是T細(xì)胞生長所必需的細(xì)胞因子,BCGF是B細(xì)胞的生長因子,體外培養(yǎng)中淋巴細(xì)胞若加入IL-2就可使T細(xì)胞生長繁殖,形成IL-2依賴的T細(xì)胞系,如CTLL-2細(xì)胞株,而其他細(xì)胞則自然被淘汰,采用此法還建立了IL-6依賴的細(xì)胞系,如B9、CTD7細(xì)胞株。
2、酶消化法
酶消化法是比較常用的純化方法,不僅對貼壁細(xì)胞可行,能利用上皮細(xì)胞和成纖維細(xì)胞對胰蛋白酶的耐受性不同,使兩者分開,達到純化的目的,對貼壁細(xì)胞與半貼壁及粘附細(xì)胞間的分離純化也是十分有效的。
(1)上皮細(xì)胞與成纖維細(xì)胞的分離純化
兩者在胰蛋白酶的作用下,由于成纖維細(xì)胞先脫壁,而上皮細(xì)胞要消化相當(dāng)長的時間才脫壁,特別是在原代細(xì)胞初次傳代和早期傳代中兩種差別尤為明顯,故可采用多次差別消化方法將上皮細(xì)胞和成纖維細(xì)胞分開。
方法如下:
①采用常規(guī)消化傳代方式 將0.25%胰蛋白酶注入培養(yǎng)瓶內(nèi)兩次,每次加1mL(25mL培養(yǎng)瓶)來回輕搖1-2次,使胰蛋白酶流過所有細(xì)胞表面,然后倒掉。
②蓋好瓶塞(或蓋),將培養(yǎng)瓶放在倒置顯微鏡下觀察,發(fā)現(xiàn)纖維樣細(xì)胞變圓,部分脫落,立即加入2mL有血清的培養(yǎng)液終止消化。
③用彎頭吸管輕輕吹打纖維樣細(xì)胞生長的區(qū)域(可事先在鏡下用記號筆在培養(yǎng)瓶上劃出記號)。吹打時不要用力,也不要吹打上皮細(xì)胞生長區(qū)域。吹打結(jié)束后,再用少量培養(yǎng)液漂洗一遍,然后加入適量培養(yǎng)液于瓶內(nèi)繼續(xù)培養(yǎng),也可重復(fù)上述操作再進行一次,隔幾日后或下次傳代時,再進行上述操作,經(jīng)過幾次處理,就可將成纖維細(xì)胞去除或?qū)烧叻珠_。
(2)骨髓基質(zhì)肌樣細(xì)胞的純化
在血液細(xì)胞和骨髓細(xì)胞靜置培養(yǎng)時,常有許多肌樣細(xì)胞和骨髓基質(zhì)細(xì)胞貼壁生長,但也有許多淋巴細(xì)胞、單核細(xì)胞、粒細(xì)胞粘附其上,種類混雜,鑒于粘附細(xì)胞貼壁不牢固,也可用酶消化法使粘附細(xì)胞脫壁分離,以達到骨髓基質(zhì)細(xì)胞或血液中肌樣細(xì)胞與淋巴細(xì)胞分開和純化的目的。
其方法如下:
①待基質(zhì)或肌樣細(xì)胞基本形成單層時,倒去舊液,加入無鈣、鎂PBS漂洗,并用力搖動后倒掉,反復(fù)洗2~3次后,一方面可洗去血清和鈣鎂離子以助酶消化,另一方面又可使大部分粘附細(xì)胞被洗掉,但仍留有不少粘附細(xì)胞。
②將0.25%胰蛋白酶注入培養(yǎng)瓶內(nèi),每瓶1mL(25mL培養(yǎng)瓶),輕輕搖動讓胰蛋白酶流過細(xì)胞表面,作用1~2分鐘后再輕輕搖動1~2次后倒去。
③蓋好瓶蓋,在普通顯微鏡下觀察,發(fā)現(xiàn)基質(zhì)或肌樣細(xì)胞由于貼壁較牢固未脫壁,而原先粘附的細(xì)胞已浮起,此時再加2mL PBS洗一次倒掉,盡量除去粘附細(xì)胞。
④加入含血清的培養(yǎng)基終止消化,再繼續(xù)用力搖動后倒掉,加入培養(yǎng)基繼續(xù)培養(yǎng)。隔幾日或下次傳代前,再進行上述操作,經(jīng)過幾次處理和傳代培養(yǎng)后就可將粘附細(xì)胞去除,將兩者分開,達到使骨髓基質(zhì)細(xì)胞或肌樣細(xì)胞純化的目的。
3、機械刮除法
原代培養(yǎng)時,如果上皮細(xì)胞和成纖維細(xì)胞為分區(qū)成片混雜生長,每種細(xì)胞都以小片或區(qū)域性分布的方式生長在瓶壁上??刹捎脵C械的方法去除不需要的細(xì)胞區(qū)域而保留需要的細(xì)胞區(qū)域。
其方法如下:
(1)將要純化細(xì)胞的培養(yǎng)瓶,在凈化室內(nèi)放在倒置顯微鏡監(jiān)視下進行。
(2)用硅橡皮刮子在不需要生長的細(xì)胞區(qū)域推劃,使細(xì)胞懸浮在培養(yǎng)液中,注意不要傷及所需細(xì)胞。
(3)推劃后用培養(yǎng)液沖洗振搖兩次倒掉,即可將培養(yǎng)基加入原瓶繼續(xù)培養(yǎng)。
(4)數(shù)日后如發(fā)現(xiàn)不需要的細(xì)胞又長出,可再進行上述操作,這樣反復(fù)多次可以純化細(xì)胞。操作過程中要嚴(yán)格無菌操作,防止污染。
4、反復(fù)貼壁法
成纖維細(xì)胞與上皮細(xì)胞相比,其貼壁過程快,大部分細(xì)胞能在短時間內(nèi)(大約10~30min)完成附著過程(但不一定*伸展),而上皮細(xì)胞(大部分)在短時間內(nèi)不能附著或附著不穩(wěn)定,稍加振蕩即浮起,利用此差別可以純化細(xì)胞。
其方法如下:
(1)將細(xì)胞懸液接種在一個培養(yǎng)瓶內(nèi)(培養(yǎng)液內(nèi)不含血清,此時上皮細(xì)胞貼壁更慢)靜置20分鐘。
(2)在倒置顯微鏡下觀察,見部分細(xì)胞貼壁,稍加搖動也不浮起時,將細(xì)胞懸液倒入另一培養(yǎng)瓶中,繼續(xù)靜置培養(yǎng)20min,然后再重復(fù)上述操作后,即可將上皮細(xì)胞和成纖維細(xì)胞分隔開,在第1瓶和第2瓶以成纖維細(xì)胞為主,往后幾瓶即以上皮細(xì)胞為主,下次傳代時再按上述方法處理,就可使兩者達到*分開的目的。
5、電烙篩選法
在貼壁細(xì)胞轉(zhuǎn)化時,往往在培養(yǎng)瓶的細(xì)胞層中會出現(xiàn)分散的轉(zhuǎn)化灶,轉(zhuǎn)化灶區(qū)域細(xì)胞密集、排列規(guī)則,有明顯生長趨勢,與周邊未能轉(zhuǎn)化的細(xì)胞有明顯的區(qū)域界限,此時即可用機械刮除法去除未轉(zhuǎn)化細(xì)胞,也可用電烙篩選法燙死未轉(zhuǎn)化細(xì)胞而保留轉(zhuǎn)化灶細(xì)胞。
其方法如下:
(1)倒去舊液,并用記號筆劃出轉(zhuǎn)化灶的區(qū)域。
(2)用加熱的微型電烙器(類似焊接用的電烙鐵)將轉(zhuǎn)化灶周邊的細(xì)胞全部燙死,只保留轉(zhuǎn)化灶細(xì)胞。在單細(xì)胞克隆篩選時,也可用此法將單個細(xì)胞周圍的細(xì)胞殺死,然后在適應(yīng)性培養(yǎng)基中(50%是舊液)繼續(xù)培養(yǎng),即可達到純化的目的。
二、細(xì)胞的克隆化
細(xì)胞克隆技術(shù)又稱單個細(xì)胞分離培養(yǎng)技術(shù),即從細(xì)胞群體中分離出一個細(xì)胞,并使其在體外培養(yǎng)體系中能繁殖成新的細(xì)胞群體,這種由單個細(xì)胞所形成的細(xì)胞群(或集落)稱為一個克隆,這種純化后的細(xì)胞群體稱為細(xì)胞株。它們當(dāng)中每個細(xì)胞的遺傳特征和生物學(xué)特性極為相似和一致,有利于對不同群體細(xì)胞的形態(tài)和功能進行比較和研究。若該細(xì)胞株只是一般傳代、無一系列實驗鑒定指標(biāo),則為一般細(xì)胞株。若有一系列實驗指標(biāo)報道的,則稱為限定性細(xì)胞株,如由幼地鼠腎細(xì)胞系(BHK21)第13孔的單個細(xì)胞形成的細(xì)胞株稱BHK-21C-13(代表克隆13),其形態(tài)規(guī)則,特性穩(wěn)定,便于研究。
單一細(xì)胞體外培養(yǎng)能否生長繁殖zui后形成克隆,這與各細(xì)胞克隆形成率有關(guān),如果細(xì)胞克隆形成率偏低(小于10%)應(yīng)采用一些措施,如改用胎牛血清,適應(yīng)性培養(yǎng)基添加刺激因子(如胰島素、地塞米松、細(xì)胞生長因子等),調(diào)節(jié)CO2濃度以控制pH。若貼壁效果差可選用適當(dāng)?shù)倪m應(yīng)性底物(如膠原層或血漿纖維蛋白層),以及制備底層的飼養(yǎng)細(xì)胞。用X線或60Co照射處理的細(xì)胞層,如雞胚細(xì)胞、骨髓基質(zhì)細(xì)胞,該細(xì)胞照光后只有代謝功能,無增殖和傳代能力,或選用短壽的細(xì)胞,常選用鼠腹水巨噬細(xì)胞作飼養(yǎng)細(xì)胞,用于單克隆抗體雜交瘤細(xì)胞的克隆化。
具體克隆方法如下:
1.毛細(xì)管法:
將一定量的細(xì)胞懸液(如105/mL或更低)稀釋1個細(xì)胞/mL,取10mL稀釋的細(xì)胞懸液,用直徑為0.5mm,長為8mm的毛細(xì)玻璃管若干(30~50只),在負(fù)壓作用下,使懸液吸入各毛細(xì)管中,在倒鏡下檢查出每管只進入一個細(xì)胞的毛細(xì)管,然后放入適應(yīng)性培養(yǎng)基或有飼養(yǎng)層細(xì)胞的培養(yǎng)瓶(或培養(yǎng)板)內(nèi),在CO2培養(yǎng)箱中培養(yǎng),由一個細(xì)胞在毛細(xì)管繁殖后,并向管外擴展,并形成單個克隆的細(xì)胞群體。
2.有限稀釋法
有限稀釋法采用梯變倍數(shù)稀釋的原則,將稀釋的細(xì)胞懸液接種于微孔培養(yǎng)板中(也可在板上的96孔中直接稀釋)培養(yǎng)一定時間后,孔中可出現(xiàn)單個細(xì)胞克隆,本法不需特殊設(shè)備,操作簡單快速,適合大批量克隆化培養(yǎng)。現(xiàn)已廣泛用于異質(zhì)性細(xì)胞系的克隆化培養(yǎng)、誘導(dǎo)和分離耐藥性或高轉(zhuǎn)移性、或突變細(xì)胞株以及單克隆抗體雜交瘤細(xì)胞株的克隆篩選中。
具體方法如下:
(1)取對數(shù)生長期的細(xì)胞制成懸液(貼壁細(xì)胞用0.25%胰蛋白酶消化后吹打分散制成),經(jīng)臺盼藍(lán)染色計數(shù),測定活細(xì)胞數(shù)及濃度(細(xì)胞存活率及單個細(xì)胞百分率應(yīng)高于90%以上)。
(2)將細(xì)胞懸液在試管中稀釋,用培養(yǎng)基將細(xì)胞稀釋50個細(xì)胞/mL、10個細(xì)胞/mL、5個細(xì)胞/mL,將3種稀釋度的細(xì)胞分別接種于96孔板中,每孔為0.1mL,于37℃ 5%CO2下培養(yǎng)。
(3)次日在倒置顯微鏡下觀察培養(yǎng)板各孔中的細(xì)胞數(shù),挑選只含一個細(xì)胞的孔,做好標(biāo)記并補加0.1mL培養(yǎng)液繼續(xù)培養(yǎng)。
(4)培養(yǎng)期間,視pH值的變化決定是否換液或補加培養(yǎng)液,一周左右,孔中有明顯克隆出現(xiàn),待長孔底面的1/3~1/2時,可用消化法將96孔中的單一克隆的細(xì)胞分別移24孔板中進行擴大培養(yǎng)。
3.平皿克隆分離法
在平皿內(nèi)將單個細(xì)胞形成克隆并進行分離培養(yǎng)的方法如下:
(1)將對數(shù)生長期細(xì)胞制備單個細(xì)胞懸液(懸浮細(xì)胞用吸管吹打分散,貼壁細(xì)胞先用0.25%胰蛋白酶消化后,再用培養(yǎng)基吹打分散)計數(shù)并用培養(yǎng)基調(diào)整細(xì)胞濃度,使5mL培養(yǎng)液內(nèi)含有50~200個細(xì)胞(細(xì)胞存活率及單個細(xì)胞百分率應(yīng)大于90%以上)。
(2)將上述細(xì)胞懸液迅速移入60mm平皿中,在37℃ 5% CO2下培養(yǎng)1周或更長。若有明顯的克隆形成時方可進行克隆分離,方法有兩種:
①套環(huán)法:在倒置顯微鏡下觀察克隆形成的情況, 標(biāo)記單個克隆周邊,吸干培養(yǎng)基,用涂有少量無菌硅脂的無菌金屬套環(huán),套住標(biāo)記的克隆,在套環(huán)內(nèi)滴加少量0.25%胰蛋白酶,待細(xì)胞脫離時,用注射器針頭輕輕吹打分散后,轉(zhuǎn)入小平皿或24孔板或6孔板中擴大培養(yǎng)。
②玻片法:在接種細(xì)胞懸液前,預(yù)先在60mm平皿中放入無菌小玻片,加入細(xì)胞懸液,培養(yǎng)一定時間后,在倒置顯微鏡下標(biāo)記上含一個克隆的玻片,然后用無菌鑷子取出標(biāo)記玻片轉(zhuǎn)入24孔培養(yǎng)板中繼續(xù)培養(yǎng)。
4.軟瓊脂克隆分離法
本法僅適用于懸浮培養(yǎng)的類淋巴細(xì)胞或惡性程度高的貼壁細(xì)胞,而正常貼壁細(xì)胞在軟瓊脂中不能形成克隆。
(1)將對數(shù)生長期的細(xì)胞制成單個細(xì)胞懸液(貼壁細(xì)胞用0.25%胰蛋白酶消化使之分散成單個細(xì)胞)作活細(xì)胞計數(shù)。調(diào)整細(xì)胞濃度1×106細(xì)胞/L,然后根據(jù)實驗要求再作梯倍稀釋。通常以1~5×104個細(xì)胞/L為佳。
(2)制備底層瓊脂 取5%瓊脂置沸水中,使瓊脂*溶化,取出一份5%瓊脂,移入小燒杯中,待冷50℃,迅速加入9份預(yù)溫37℃的新鮮培養(yǎng)液(即成為0.5%瓊脂),混勻后立即注入24孔培養(yǎng)板中,每孔含0.5% 瓊脂0.8mL,置室溫使瓊脂凝固備用(此層也可以省略)。
(3)制備上層瓊脂 取37℃保溫的、不同濃度的細(xì)胞懸液9.4mL,移入小燒杯中,加入50℃ 5% 瓊脂0.6mL迅速混勻,即配成0.3%瓊脂培養(yǎng)基,立即澆入鋪有底層瓊脂的24孔培養(yǎng)板中,每孔0.8ml,置室溫使瓊脂凝固。
(4)于37℃ 5% CO2下培養(yǎng)1~2周或更長,若需培養(yǎng)更長時間可補加0.8mL/孔含瓊脂的培養(yǎng)液,待有明顯集落形成為止。
(5)集落(克隆)計數(shù):在倒置顯微鏡下觀察并計數(shù)直徑大于75μm或含有50個細(xì)胞以上的克隆。
5.單細(xì)胞顯微操作法
借助顯微操縱器,在顯微鏡監(jiān)控下將單個細(xì)胞逐個吸出,移入含有飼養(yǎng)層細(xì)胞的培養(yǎng)板中進行培養(yǎng)。本法準(zhǔn)確性好,如無顯微操縱器可自制毛細(xì)吸管替代。
方法如下:
(1)飼養(yǎng)層細(xì)胞的制備 單個細(xì)胞在極低密度下生長非常緩慢,甚難以分裂,為了促進克隆細(xì)胞的生長繁殖,常采用飼養(yǎng)層細(xì)胞,飼養(yǎng)細(xì)胞種類和制備方法依實驗要求而定,現(xiàn)以3T3小鼠纖維細(xì)胞為例:
①用0.25%胰蛋白酶消化單層貼壁生長的3T3細(xì)胞,調(diào)整細(xì)胞濃度為108細(xì)胞/L,在96孔板中每孔加入0.1mL細(xì)胞懸液于37℃ 5% CO2中培養(yǎng)單層。
(2)制備單個細(xì)胞懸液 方法同上。
(3)分離單個細(xì)胞 其方法多樣,可根據(jù)實驗條件決定:
①毛細(xì)管吸入法 同上述毛細(xì)管法,在顯微鏡下將只有一個細(xì)胞的毛細(xì)管取出。
②微滴法 將經(jīng)稀釋103個細(xì)胞/L的單個細(xì)胞懸液,用無菌的1mL注射器逐滴加在平皿中制成散滴,在顯微鏡下挑選出單個細(xì)胞的液滴,再用毛細(xì)管取出單個細(xì)胞懸滴。
③液體石蠟法 將經(jīng)稀釋103個細(xì)胞/L的單個細(xì)胞懸液,用無菌的1mL注射器逐滴加入充滿無菌液體石蠟的平皿底部,在倒置顯微鏡下挑選只有一個細(xì)胞液滴,仔細(xì)用毛細(xì)吸管取出有一個細(xì)胞的液滴。
④玻璃小球附著法 將稀釋103個細(xì)胞/L的細(xì)胞懸液加入表面涂有無菌凡士林石蠟的小玻璃珠的平皿中,混勻后,在倒置顯微鏡下挑選玻璃珠表面只粘附一個細(xì)胞的玻珠,仔細(xì)用鑷子取出。
(4)將采用上述方法分離出的單個細(xì)胞,放入預(yù)先制備飼養(yǎng)層細(xì)胞的96孔培養(yǎng)板中,于37℃ 5% CO2下培養(yǎng)1~2周或更長。
(5)待細(xì)胞克隆明顯,并使孔底覆蓋1/3~1/2時,即可將細(xì)胞轉(zhuǎn)種于24孔板進行擴大培養(yǎng)(貼壁細(xì)胞仍需用0.25%胰酶消化法取出轉(zhuǎn)種)。