前面寫(xiě)了原代細(xì)胞的取代、分離,今天講述一下原代細(xì)胞的培養(yǎng):
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(shí)體組織來(lái)源的細(xì)胞要通過(guò)充分漂洗,以盡量除去消化液的毒性,細(xì)胞接種時(shí)濃度要稍大一些,至少為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(zhǎng)期培養(yǎng),只是用于分離繁殖或測(cè)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(jià)提高和測(cè)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(shí)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(yíng)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(shí),可有少量的肌樣纖維間質(zhì)細(xì)胞或基質(zhì)細(xì)胞開(kāi)始貼壁生長(zhǎng),為了利于該貼壁細(xì)胞充分貼壁和生長(zhǎng),此時(shí)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(shí)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(bǔ)加新鮮培養(yǎng)基(也按半量換液方式分別對(duì)半加入新液)繼續(xù)培養(yǎng),原瓶的貼壁細(xì)胞逐漸長(zhǎng)成單層,而新瓶中又會(huì)出現(xiàn)二次貼壁細(xì)胞,經(jīng)幾次換液也會(huì)逐漸長(zhǎng)成單層,在此類(lèi)細(xì)胞培養(yǎng)時(shí),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(zhǎng)。
2、懸浮細(xì)胞的培養(yǎng)
凡來(lái)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(shí)要盡量去除紅細(xì)胞。若作用于試驗(yàn)的短期培養(yǎng),可在含10%小牛血清的RPMI1640培養(yǎng)基中進(jìn)行培養(yǎng),細(xì)胞濃度可在5~8×109/L范圍內(nèi),然后進(jìn)行分瓶試驗(yàn)。若要將淋巴細(xì)胞及白血病細(xì)胞進(jìn)行長(zhǎng)期培養(yǎng),淋巴細(xì)胞中要加入生長(zhǎng)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(zhǎng),待細(xì)胞開(kāi)始增殖甚至結(jié)成小團(tuán)塊,培養(yǎng)基中pH變酸,說(shuō)明細(xì)胞生長(zhǎng)繁殖良好,一般每隔3天需半量換液一次(換液時(shí)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(shí),此時(shí)可考慮傳代。但千萬(wàn)不能急于傳代,一定要待細(xì)胞密度較高時(shí)才能進(jìn)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(zhǎng)成網(wǎng)狀或基本單層時(shí),由于營(yíng)養(yǎng)缺乏,代謝產(chǎn)物增多,pH變酸,不適宜細(xì)胞生長(zhǎng),此時(shí)細(xì)胞還未長(zhǎng)成單層,未達(dá)到飽和密度,仍需繼續(xù)培養(yǎng),因此,需采取換液方式來(lái)更新?tīng)I(yíng)養(yǎng)成分以滿(mǎn)足細(xì)胞繼續(xù)生長(zhǎng)繁殖的需要。其換液方法比較簡(jiǎn)單,即棄去舊液,加入與原培養(yǎng)液相同的等量全部培養(yǎng)基。若希望細(xì)胞能在較長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)能維持存活,但不需增殖,此時(shí)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(zhǎng)而不貼壁的細(xì)胞,需在倒置顯微鏡下方可觀(guān)察到細(xì)胞的形態(tài)和生長(zhǎng)現(xiàn)象,淋巴細(xì)胞的短期培養(yǎng)無(wú)需換液,但加入生長(zhǎng)因子或有絲分裂源(PHA、PMA、COnA、PWM、LPS等)后,細(xì)胞不僅會(huì)發(fā)生轉(zhuǎn)化而且會(huì)發(fā)生分裂繁殖,此時(shí)培養(yǎng)基中的營(yíng)養(yǎng)成分并不能維持細(xì)胞的營(yíng)養(yǎng)需求,加之代謝產(chǎn)物增多,pH變酸,細(xì)胞不適宜生長(zhǎng),需進(jìn)行換液。白血病細(xì)胞或淋巴瘤細(xì)胞體外長(zhǎng)期培養(yǎng)時(shí),都需換液培養(yǎng),待達(dá)到飽和密度時(shí)才能傳代。換液時(shí),只能采用半量換液的方式,千萬(wàn)不能采取倒去舊液加入新液的方式進(jìn)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,再加入等量的新鮮全部培養(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全部培養(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)的第一次傳代
原代培養(yǎng)后由于懸浮細(xì)胞增殖,數(shù)量增加甚至達(dá)飽和密度,貼壁細(xì)胞的相互匯合,使整個(gè)瓶底逐漸被細(xì)胞覆蓋,細(xì)胞難以繼續(xù)生長(zhǎng)繁殖,需要進(jìn)行分瓶培養(yǎng),這種使原代細(xì)胞經(jīng)分散接種的過(guò)程稱(chēng)之為傳代。每進(jìn)行一次分離再培養(yǎng)稱(chēng)之為傳一代,傳至5~10代以?xún)?nèi)的細(xì)胞通常稱(chēng)為次代培養(yǎng)細(xì)胞,傳至10~20代以上的細(xì)胞,通常確定為傳代細(xì)胞(或稱(chēng)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)的第一次傳代。
應(yīng)注意如下幾點(diǎn):
(1)細(xì)胞生長(zhǎng)密度不高時(shí),或未能達(dá)到覆蓋整個(gè)瓶底時(shí)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(shí)要掌握好消化時(shí)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(shí)間及時(shí)中止消化。在早先傳代時(shí),其消化時(shí)間比一般已建系的細(xì)胞相對(duì)長(zhǎng)一些。
(3)吹打已消化的細(xì)胞要輕巧,既不能聽(tīng)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(duì)細(xì)胞的機(jī)械損傷。
(4)第一次傳代時(shí)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)第一次傳代培養(yǎng)時(shí)的pH不能高,寧可偏低一些。此外,小牛血清濃度可適當(dāng)加大至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(jìn)行細(xì)胞傳代。貼壁生長(zhǎng)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(jìn)行傳代,或用自然沉降法加入新培養(yǎng)基后再吹打分散進(jìn)行傳代。后兩種傳代方法比較簡(jiǎn)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(wú)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(dòng)培養(yǎng)瓶,經(jīng)消化液鋪滿(mǎn)所有細(xì)胞表面,待細(xì)胞層略有松動(dòng),肉眼可觀(guān)察到“薄膜"現(xiàn)象時(shí),倒掉消化液,再繼續(xù)作用2~3分鐘,輕輕搖動(dòng),細(xì)胞層可隨殘留的消化液呈片狀從瓶壁上脫落下來(lái),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(shí)應(yīng)立即終止消化。
(4)加入全部培養(yǎng)基5mL,用吸管反復(fù)吹打瓶壁上的細(xì)胞,吹打時(shí)要按順序進(jìn)行,以確保所有瓶壁均吹打到,吹打時(shí)動(dòng)作要輕柔,不要用力過(guò)大,盡可能不要出現(xiàn)泡沫,以避免細(xì)胞的機(jī)械損傷。
(5)用計(jì)數(shù)板計(jì)數(shù),計(jì)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(guò)換液傳代再換液、再傳代和細(xì)胞種子凍存來(lái)實(shí)現(xiàn)的,但對(duì)每一個(gè)細(xì)胞系來(lái)說(shuō)都有其自身的特點(diǎn),要做好建系的維持須注意以下幾點(diǎn):
1.細(xì)胞檔案
細(xì)胞檔案要記錄好,如組織來(lái)源、生物學(xué)特性(由形態(tài)、生長(zhǎng)繁殖曲線(xiàn)、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(wú)支原體和潛存病毒等)、培養(yǎng)基的要求、傳代換液時(shí)間、擴(kuò)增時(shí)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(duì)于保證細(xì)胞的正常生長(zhǎng),保持細(xì)胞的一致和經(jīng)長(zhǎng)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(shí),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(shí)細(xì)胞密度的頻繁增減或換液時(shí)間的不規(guī)律而導(dǎo)致細(xì)胞生長(zhǎng)特性的改變,給以后的實(shí)驗(yàn)帶來(lái)影響。
(2)多種細(xì)胞系維持傳代,要嚴(yán)格操作程序,對(duì)所用的試劑各系不能交叉,甚至每個(gè)細(xì)胞系均需單獨(dú)實(shí)驗(yàn)室,傳代時(shí)各系均分開(kāi)單獨(dú)操作,每傳5代后,細(xì)胞種子均應(yīng)凍存。傳代時(shí)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(chēng)和傳代的代數(shù)及傳代時(shí)間。若細(xì)胞生長(zhǎng)較快,可減去換液程序,每次均可傳代。每個(gè)傳代細(xì)胞系,最好能分成2~3條線(xiàn),分別傳代,同時(shí)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(shí)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(shí)進(jìn)行對(duì)比試驗(yàn)。
3.細(xì)胞系(或株)的鑒定和管理
當(dāng)一個(gè)細(xì)胞系(或株)建立后,專(zhuān)家鑒定可有可無(wú),按國(guó)際慣例,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(bào)道細(xì)胞的各次實(shí)驗(yàn)指標(biāo)。
下面為美國(guó)標(biāo)準(zhǔn)細(xì)胞庫(kù)或細(xì)胞銀行(ATCC)入庫(kù)細(xì)胞的基本要求:
(1)培養(yǎng)簡(jiǎn)歷 組織來(lái)源日期、物種、組織來(lái)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(hù)劑名稱(chēng)。
(3)細(xì)胞活力 凍融前后細(xì)胞接種存活率和生長(zhǎng)特性(生長(zhǎng)繁殖曲線(xiàn),分裂指數(shù)等)。
(4)培養(yǎng)液 培養(yǎng)基種類(lèi)和名稱(chēng)、血清來(lái)源及濃度。
(5)細(xì)胞形態(tài) 類(lèi)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(wú)。
(7)無(wú)污染情況 包括細(xì)胞、真菌、支原體、原蟲(chóng)和病毒等。
(8)物種檢測(cè) 檢測(cè)同功酶,主要為G6PD和LDH,以證明細(xì)胞有無(wú)交叉污染。
(9)免疫檢測(cè) 一兩種血清學(xué)檢測(cè)。
(10)細(xì)胞建立者 建立者姓名、檢測(cè)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(dòng)物體內(nèi)或胚胎組織,其體內(nèi)的細(xì)胞都是混雜生長(zhǎng),每一種組織都有血管和間葉組織,因此,來(lái)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(zhǎng),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(huì)直接影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果,而利用體外培養(yǎng)細(xì)胞進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究時(shí),為了保證實(shí)驗(yàn)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(lèi)細(xì)胞來(lái)進(jìn)行實(shí)驗(yàn),這樣才能對(duì)某一細(xì)胞的功能、形態(tài)等變化進(jìn)行一系列研究,因而培養(yǎng)細(xì)胞的純化就成為實(shí)驗(yàn)研究的重要一步,甚至需要從混雜的細(xì)胞群中分離出單個(gè)細(xì)胞來(lái)進(jìn)行培養(yǎng)和開(kāi)展實(shí)驗(yàn)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(lèi)、來(lái)源、實(shí)驗(yàn)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(lèi)細(xì)胞的增殖優(yōu)勢(shì),在長(zhǎng)期傳代過(guò)程中靠自然淘汰法,不斷排擠其他生長(zhǎng)慢的細(xì)胞,靠自然增殖的潛力,最后留下生長(zhǎng)優(yōu)勢(shì)旺的細(xì)胞,達(dá)到細(xì)胞純化的目的。但這種方法常無(wú)法按照需要和實(shí)驗(yàn)要求及目的來(lái)選擇細(xì)胞,此法花費(fèi)時(shí)間長(zhǎng),留下來(lái)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(guò)此方法而保留下來(lái),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(zhǎng)有利的環(huán)境條件,抑制其他細(xì)胞的生長(zhǎng)從而達(dá)到純化細(xì)胞的目的。
1、細(xì)胞因子依賴(lài)純化法
人和動(dòng)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(zhǎng)期存活和生長(zhǎng)繁殖,如IL-2是T細(xì)胞生長(zhǎng)所必需的細(xì)胞因子,BCGF是B細(xì)胞的生長(zhǎng)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(zhǎng)繁殖,形成IL-2依賴(lài)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(lài)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(duì)貼壁細(xì)胞可行,能利用上皮細(xì)胞和成纖維細(xì)胞對(duì)胰蛋白酶的耐受性不同,使兩者分開(kāi),達(dá)到純化的目的,對(duì)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(zhǎng)的時(shí)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(kāi)。
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?jī)?nèi)兩次,每次加1mL(25mL培養(yǎng)瓶)來(lái)回輕搖1-2次,使胰蛋白酶流過(guò)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(guān)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(zhǎng)的區(qū)域(可事先在鏡下用記號(hào)筆在培養(yǎng)瓶上劃出記號(hào))。吹打時(shí)不要用力,也不要吹打上皮細(xì)胞生長(zhǎng)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?jī)?nèi)繼續(xù)培養(yǎng),也可重復(fù)上述操作再進(jìn)行一次,隔幾日后或下次傳代時(shí),再進(jìn)行上述操作,經(jīng)過(guò)幾次處理,就可將成纖維細(xì)胞去除或?qū)烧叻珠_(kāi)。
(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(shí),常有許多肌樣細(xì)胞和骨髓基質(zhì)細(xì)胞貼壁生長(zhǎng),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(lèi)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(dá)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(kāi)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(shí),倒去舊液,加入無(wú)鈣、鎂PBS漂洗,并用力搖動(dòng)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?jī)?nèi),每瓶1mL(25mL培養(yǎng)瓶),輕輕搖動(dòng)讓胰蛋白酶流過(guò)細(xì)胞表面,作用1~2分鐘后再輕輕搖動(dòng)1~2次后倒去。
③蓋好瓶蓋,在普通顯微鏡下觀(guān)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(shí)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(dòng)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(jìn)行上述操作,經(jīng)過(guò)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(kāi),達(dá)到使骨髓基質(zhì)細(xì)胞或肌樣細(xì)胞純化的目的。
3、機(jī)械刮除法
原代培養(yǎng)時(shí),如果上皮細(xì)胞和成纖維細(xì)胞為分區(qū)成片混雜生長(zhǎng),每種細(xì)胞都以小片或區(qū)域性分布的方式生長(zhǎng)在瓶壁上。可采用機(jī)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(jìn)行。
(2)用硅橡皮刮子在不需要生長(zhǎng)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(zhǎng)出,可再進(jìn)行上述操作,這樣反復(fù)多次可以純化細(xì)胞。操作過(guò)程中要嚴(yán)格無(wú)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(guò)程快,大部分細(xì)胞能在短時(shí)間內(nèi)(大約10~30min)完成附著過(guò)程(但不一定全部伸展),而上皮細(xì)胞(大部分)在短時(shí)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(gè)培養(yǎng)瓶?jī)?nèi)(最好培養(yǎng)液內(nèi)不含血清,此時(shí)上皮細(xì)胞貼壁更慢)靜置20分鐘。
(2)在倒置顯微鏡下觀(guān)察,見(jiàn)部分細(xì)胞貼壁,稍加搖動(dòng)也不浮起時(shí),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(kāi),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(shí)再按上述方法處理,就可使兩者達(dá)到全部分開(kāi)的目的。
5、電烙篩選法
在貼壁細(xì)胞轉(zhuǎn)化時(shí),往往在培養(yǎng)瓶的細(xì)胞層中會(huì)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(zhǎng)趨勢(shì),與周邊未能轉(zhuǎn)化的細(xì)胞有明顯的區(qū)域界限,此時(shí)即可用機(jī)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(hào)筆劃出轉(zhuǎn)化灶的區(qū)域。
(2)用加熱的微型電烙器(類(lèi)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(shí),也可用此法將單個(gè)細(xì)胞周?chē)募?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(dá)到純化的目的。
二、細(xì)胞的克隆化
細(xì)胞克隆技術(shù)又稱(chēng)單個(gè)細(xì)胞分離培養(yǎng)技術(shù),即從細(xì)胞群體中分離出一個(gè)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(gè)細(xì)胞所形成的細(xì)胞群(或集落)稱(chēng)為一個(gè)克隆,這種純化后的細(xì)胞群體稱(chēng)為細(xì)胞株。它們當(dāng)中每個(gè)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(duì)不同群體細(xì)胞的形態(tài)和功能進(jìn)行比較和研究。若該細(xì)胞株只是一般傳代、無(wú)一系列實(shí)驗(yàn)鑒定指標(biāo),則為一般細(xì)胞株。若有一系列實(shí)驗(yàn)指標(biāo)報(bào)道的,則稱(chēng)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(gè)細(xì)胞形成的細(xì)胞株稱(chēng)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(zhǎng)繁殖最后形成克隆,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(zhǎng)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(xiàn)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(wú)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)稀釋至1個(gè)細(xì)胞/mL,取10mL稀釋的細(xì)胞懸液,用直徑為0.5mm,長(zhǎng)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(jìn)入一個(gè)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(gè)細(xì)胞在毛細(xì)管繁殖后,并向管外擴(kuò)展,并形成單個(gè)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?zhuān)┡囵B(yǎng)一定時(shí)間后,孔中可出現(xiàn)單個(gè)細(xì)胞克隆,本法不需特殊設(shè)備,操作簡(jiǎn)單快速,適合大批量克隆化培養(yǎng)?,F(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(duì)數(shù)生長(zhǎng)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(tái)盼藍(lán)染色計(jì)數(shù),測(cè)定活細(xì)胞數(shù)及濃度(細(xì)胞存活率及單個(gè)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?zhuān)门囵B(yǎng)基將細(xì)胞稀釋至50個(gè)細(xì)胞/mL、10個(gè)細(xì)胞/mL、5個(gè)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(guān)察培養(yǎng)板各孔中的細(xì)胞數(shù),挑選只含一個(gè)細(xì)胞的孔,做好標(biāo)記并補(bǔ)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(bǔ)加培養(yǎng)液,一周左右,孔中有明顯克隆出現(xiàn),待長(zhǎng)至孔底面的1/3~1/2時(shí),可用消化法將96孔中的單一克隆的細(xì)胞分別移至24孔板中進(jìn)行擴(kuò)大培養(yǎng)。
3.平皿克隆分離法
在平皿內(nèi)將單個(gè)細(xì)胞形成克隆并進(jìn)行分離培養(yǎng)的方法如下:
(1)將對(duì)數(shù)生長(zhǎng)期細(xì)胞制備單個(gè)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(jì)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(gè)細(xì)胞(細(xì)胞存活率及單個(gè)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(zhǎng)。若有明顯的克隆形成時(shí)方可進(jìn)行克隆分離,方法有兩種:
①套環(huán)法:在倒置顯微鏡下觀(guān)察克隆形成的情況, 標(biāo)記單個(gè)克隆周邊,吸干培養(yǎng)基,用涂有少量無(wú)菌硅脂的無(wú)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(shí),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(kuò)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(wú)菌小玻片,加入細(xì)胞懸液,培養(yǎng)一定時(shí)間后,在倒置顯微鏡下標(biāo)記上含一個(gè)克隆的玻片,然后用無(wú)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(lèi)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(duì)數(shù)生長(zhǎng)期的細(xì)胞制成單個(gè)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(gè)細(xì)胞)作活細(xì)胞計(jì)數(shù)。調(diào)整細(xì)胞濃度至1×106細(xì)胞/L,然后根據(jù)實(shí)驗(yàn)要求再作梯倍稀釋。通常以1~5×104個(gè)細(xì)胞/L為佳。
(2)制備底層瓊脂 取5%瓊脂置沸水中,使瓊脂全部溶化,取出一份5%瓊脂,移入小燒杯中,待冷至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(zhǎng),若需培養(yǎng)更長(zhǎng)時(shí)間可補(bǔ)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?。┯?jì)數(shù):在倒置顯微鏡下觀(guān)察并計(jì)數(shù)直徑大于75μm或含有50個(gè)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(gè)細(xì)胞逐個(gè)吸出,移入含有飼養(yǎng)層細(xì)胞的培養(yǎng)板中進(jìn)行培養(yǎng)。本法準(zhǔn)確性好,如無(wú)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(gè)細(xì)胞在極低密度下生長(zhǎng)非常緩慢,甚至難以分裂,為了促進(jìn)克隆細(xì)胞的生長(zhǎng)繁殖,常采用飼養(yǎng)層細(xì)胞,飼養(yǎng)細(xì)胞種類(lèi)和制備方法依實(shí)驗(yàn)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(zhǎng)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)至單層。
②將已形成單層的3T3細(xì)胞板,用60Co γ線(xiàn)以4000~6000拉得輻射或在培養(yǎng)液中加入mitomycin(終濃度為10-6mol/L)作用16h。其目的是使細(xì)胞有絲分裂能力喪失,但仍可短期存活,有代謝功能,不僅可維持pH而且還可為克隆細(xì)胞提供必要的養(yǎng)分及刺激生長(zhǎng)的因子。飼養(yǎng)細(xì)胞處理后需更換新鮮培養(yǎng)液。
(2)制備單個(gè)細(xì)胞懸液 方法同上。
(3)分離單個(gè)細(xì)胞 其方法多樣,可根據(jù)實(shí)驗(yàn)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(gè)細(xì)胞的毛細(xì)管取出。
②微滴法 將經(jīng)稀釋至103個(gè)細(xì)胞/L的單個(gè)細(xì)胞懸液,用無(wú)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(gè)細(xì)胞的液滴,再用毛細(xì)管取出單個(gè)細(xì)胞懸滴。
③液體石蠟法 將經(jīng)稀釋至103個(gè)細(xì)胞/L的單個(gè)細(xì)胞懸液,用無(wú)菌的1mL注射器逐滴加入充滿(mǎn)無(wú)菌液體石蠟的平皿底部,在倒置顯微鏡下挑選只有一個(gè)細(xì)胞液滴,仔細(xì)用毛細(xì)吸管取出有一個(gè)細(xì)胞的液滴。
④玻璃小球附著法 將稀釋至103個(gè)細(xì)胞/L的細(xì)胞懸液加入表面涂有無(wú)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(gè)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(gè)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(zhǎng)。
(5)待細(xì)胞克隆明顯,并使孔底覆蓋1/3~1/2時(shí),即可將細(xì)胞轉(zhuǎn)種于24孔板進(jìn)行擴(kuò)大培養(yǎng)(貼壁細(xì)胞仍需用0.25%胰酶消化法取出轉(zhuǎn)種)。