细胞类型及培养物特征

Cook Book Sept 2010 Volume 12, Fundamental Techniques in Cell Culture Laboratory Handbook-2nd Edition

 5.1 原代培养物

原代培养物直接来源于切除的正常动物组织和培养物,作为外植体培养物,或后续通过酶消化解离成单细胞悬浮液。这种培养物最初是异质的,但后来以成纤维细胞为主。原代培养物的制备是劳动密集型的,并且它们仅在有限的时间内可以在体外维持。在它们相对有限的寿命期间,原代细胞通常保留体内细胞的许多分化特征。重要说明:定义所说的原代培养物尚未传代,一旦传代它们就会成为细胞系,而不再是原代细胞。来自大多数供应商的“原代”细胞实际上是低传代细胞系。
 

 5.2 连续培养物

连续培养物由单细胞类型组成,其可以在培养物中连续繁殖,用于有限数量的细胞分裂(大约30个)或无限繁殖。有限生命的细胞系通常是二倍体,并保持一定程度的分化。这种细胞系在大约30个分裂周期后衰老的事实,意味着必须建立一个原种库和工作库系统,以便长时间维持这种细胞系。

可以无限繁殖的连续细胞系通常具有这种能力,因为它们已经转化为肿瘤细胞。肿瘤细胞系通常源自实际的临床肿瘤,但也可以使用病毒性致癌基因或通过化学处理诱导转化。转化后的细胞系具有几乎无限可用性的优点,但缺点是只保留了很少的原始体内特征。
 

 5.3 培养物的形态

就生长模式而言,细胞培养物有两种形式:在悬浮液中生长(作为单细胞或小的游离浮游团块),或者以附着于组织培养瓶壁上的单层形式生长。附着的细胞系所采用的形式反映了它所来自的组织,例如来自血液(白血病、淋巴瘤)的细胞系倾向于在悬浮液中生长,而来自实体组织(肺、肾)的细胞倾向于以单层生长。附着的细胞系可以分类为内皮细胞(如BAE-1)、上皮细胞(如HeLa)、神经元(如SH-SY5Y)、或成纤维细胞(如MRC-5),它们的形态反映了起源组织内的区域。

 

细胞形态的实例

 

图2. 细胞形态的实例

表1中列出了最常从ECACC订购的细胞系。在某些情况下,细胞培养物可能作为半贴壁细胞生长(例如B95-8),在这种情况中,似乎既有附着的亦有悬浮的细胞混在一起。对于这些细胞系,必须将两种细胞类型都进行传代培养,以维持培养物的异质性质。

每种培养物类型的常用细胞系

表1. 每种培养物类型的常用细胞系
 

 5.4 细胞生长的阶段

在开始任何实验之前,了解和记录细胞系的生长特征是很重要的。细胞生长的改变,可以表明细胞系内存在显著问题,如果未检测到,则可能对实验结果产生不利影响。

培养细胞的典型生长曲线显示出S形增殖模式。与正常细胞相关的生长阶段定义为:

  1.  滞后阶段 — 在这个阶段,细胞不会分裂。在此期间,细胞适应培养条件,并且该阶段的长度将取决于传代培养时细胞系的生长期以及接种密度。
  2. 对数(Log)生长期 — 细胞活跃增殖,并且细胞密度呈指数增加。在该阶段,细胞群被认为是最有活力的,因此建议在该阶段评估细胞功能。每个细胞系在对数期将显示不同的细胞增殖动力学,因此它是确定群体倍增时间的最佳阶段。
  3. 高原(或停滞)阶段 — 由于细胞群汇合,细胞增殖减慢。在此阶段,处于活性细胞周期的细胞数量下降至0-10%,并且细胞最易受损伤。
  4. 衰退阶段 — 细胞死亡在这个阶段占主导地位,并且活细胞数量减少。细胞死亡不是由于营养补剂的减少,而是细胞周期的自然路径。

培养细胞的典型生长曲线显示出S形增殖模式

说明:不同的细胞系的每个阶段所使用的时间图示比例不同,该图表作为典型生长曲线的一般示例提供。
 

 5.5 细胞培养物的体外年龄

在定义细胞培养的年龄时主要使用了两个术语:(i)传代数 — 表示细胞系已经传代培养的次数,(ii)细胞群倍增(pd)数 — 表示细胞系经历的细胞世代数,即细胞群倍增的次数。细胞培养物的体外年龄对于了解具有有限寿命的细胞系、或者连续培养中随时间变化的不稳定特征特别有用。
 

 你知道吗?

在对数生长阶段,细胞群最有活力。