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科研必讀:細胞培養中的細胞類(lèi)型和特征詳解

發(fā)布時(shí)間:2024-03-25     發(fā)布作者:通蔚生物

  在進(jìn)行細胞培養時(shí),了解不同類(lèi)型細胞的特征和需求,采取相應的培養條件和技術(shù)手段是確保細胞在體外保持其生物學(xué)功能和穩定性的關(guān)鍵。今天,上海通蔚帶大家了解下細胞類(lèi)型和培養特征。

  

  細胞類(lèi)型

  

  永生化細胞系

  

  連續永生化細胞系由單一細胞類(lèi)型組成,可以在培養物中連續繁殖有限次數的細胞分裂(大約三十次)或無(wú)限期地進(jìn)行。有限壽命的細胞系通常是二倍體并保持一定程度的分化。事實(shí)上,此類(lèi)細胞系在大約三十個(gè)分裂周期后就會(huì )衰老,這意味著(zhù)有必要建立主庫和工作庫系統,以便長(cháng)期維持此類(lèi)細胞系。

  

  可以無(wú)限增殖的連續永生化細胞系一般都具有這種能力,因為它們已經(jīng)轉化為腫瘤細胞。腫瘤細胞系通常源自實(shí)際的臨床腫瘤,但也可以使用病毒癌基因或通過(guò)化學(xué)處理誘導轉化。轉化的細胞系具有幾乎無(wú)限的可用性的優(yōu)點(diǎn),但缺點(diǎn)是保留了很少的原始體內特征。

  

  原代細胞系

  

  原代細胞系直接源自切除的組織和培養物,作為外植體培養物或通過(guò)酶消化解離成單細胞懸浮液。這種培養物最初是異質(zhì)的,但后來(lái)變成以成纖維細胞為主。原代培養物的制備是勞動(dòng)密集型的,并且它們只能在體外維持有限的時(shí)間。在其相對有限的壽命期間,原代細胞通常保留體內細胞的許多分化特征。重要提示:根據定義,原代培養物尚未傳代,一旦傳代,它們就成為細胞系,不再是原代細胞。

  

  干細胞系

  

  最近,干細胞系因其無(wú)限的生長(cháng)特性和可塑性而成為研究中常用的細胞模型。這些細胞具有獨特的自我更新或分化成各種細胞類(lèi)型的能力,以響應體內適當的信號。這些特性為干細胞提供了獨特的組織修復、替換和再生能力。

  

  細胞形態(tài)類(lèi)型

  

  就生長(cháng)模式而言,細胞培養物采用兩種形式之一:懸浮生長(cháng)(作為單細胞或小的自由漂浮團塊)或作為附著(zhù)在組織培養瓶上的單層生長(cháng)。細胞系所采取的形式反映了其來(lái)源的組織。例如,源自血液的細胞系(白血病、淋巴瘤)傾向于在懸浮液中生長(cháng),而源自實(shí)體組織(肺、腎)的細胞傾向于單層生長(cháng)。貼壁細胞系可分為 1) 內皮細胞系,例如 BAE-1;2) 上皮細胞系,例如 HeLa;3) 神經(jīng)細胞系,例如 SH-SY5Y;或 4) 成纖維細胞,例如 MRC-5。

  細胞類(lèi)型

  圖 1. 貼壁細胞類(lèi)型示例。根據總體形態(tài),細胞分為 4 種不同的細胞類(lèi)型:1) 上皮細胞,2) 內皮細胞,3) 神經(jīng)元細胞或 4) 成纖維細胞。

  

  細胞生長(cháng)的階段

  

  在開(kāi)始任何實(shí)驗之前,了解并記錄所用細胞系的生長(cháng)特征(包括細胞活力和增殖率)非常重要。細胞生長(cháng)的改變可能表明細胞系內存在重大問(wèn)題,如果未被發(fā)現,可能會(huì )對實(shí)驗結果產(chǎn)生不利影響。

  細胞成長(cháng)

  培養細胞的典型生長(cháng)曲線(xiàn)顯示出 S 形增殖模式。與正常細胞相關(guān)的生長(cháng)期定義為:

  

  滯后期—在此階段細胞不分裂。在此期間,細胞適應培養條件,并且該階段的長(cháng)度將取決于傳代培養時(shí)細胞系的生長(cháng)期和接種密度。

  

  對數(Log)生長(cháng)期——細胞活躍增殖,細胞密度呈指數增長(cháng)。該階段的細胞群被認為是最具活力的;因此,建議在此階段評估細胞功能。每個(gè)細胞系在對數期都會(huì )表現出不同的細胞增殖動(dòng)力學(xué),因此它是確定群體倍增時(shí)間的最佳階段。細胞通常也在對數晚期傳代。細胞傳代太晚會(huì )導致過(guò)度擁擠、細胞凋亡和衰老。

  

  平臺(或穩定)階段——由于細胞群匯合,細胞增殖減慢。在此階段,活躍細胞周期的細胞數量下降至 0-10%,細胞最容易受到損傷。

  

  衰退期——此階段細胞死亡為主,活細胞數量減少。細胞死亡不是由于營(yíng)養物質(zhì)的減少,而是由于細胞周期的自然進(jìn)展。

  

  細胞培養的體外年齡

  

  主要使用兩個(gè)術(shù)語(yǔ)來(lái)定義細胞培養物的年齡:(i) 傳代數 - 表示細胞系傳代培養的次數;(ii) 群體倍增 (pd) 數 - 表示細胞代數細胞系經(jīng)歷了即細胞群加倍的次數。細胞培養物的體外年齡對于了解具有有限壽命或在連續培養中隨時(shí)間變化的不穩定特性的細胞系特別有用。