東南科儀
已認證
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哺乳動物細胞培養(yǎng)系統(tǒng)可以根據(jù)幾種不同的特征進行細分。上一期我們介紹了其顯著的分類特征——形態(tài),而另一個區(qū)別就是細胞類型。根據(jù)其來源,細胞可以細分為永生化細胞,原代細胞和干細胞(包括患者特異性細胞)。
細胞類型
永生化細胞
使用中常見的細胞類型可以追溯到永生化細胞,這些細胞要么來源于腫瘤組織,要么已被癌基因轉(zhuǎn)染。由于其惡性背景,它們會無限分裂。這以特性使它們非常適合作為細胞系進行培養(yǎng),而且功能強大且價格適中。其他常用的永生化細胞系是HEK,A549,Jurkat,MDCK,COS或Vero細胞。
原代細胞
原代細胞直接取自活體組織。為了培養(yǎng),將原始組織片段通過酶、化學或機械方法解離為單個細胞,然后將其接種到培養(yǎng)瓶中。原代細胞比永生細胞系更難培養(yǎng),他們的生存率很低,而且許多沒有分裂。此外,它們的基因操作可能具有挑戰(zhàn)性。盡管如此,還是值得付出努力的,因為它們的特性更接近自然細胞。換句話說,用原代細胞獲得的實驗結(jié)果可以更有信心地轉(zhuǎn)化到體內(nèi)。
干細胞
干細胞是人體的原始細胞。它們可以從非專能細胞分化為具有特征和功能的組織細胞。因此,它們可以分為幾類。多能干細胞(pluripotent stem cells)是用途廣泛的干細胞,能夠分化為任何種類的人體細胞。與多能干細胞相比,專能干細胞(multipotent stem cells)顯示出有限的分化范圍。雙能干細胞只能發(fā)育成兩種不同的細胞類型。干細胞除了分化成特殊的細胞類型外,還可以自我更新。
細胞培養(yǎng)模式
上面提到的所有細胞類型都擁有不同的生長方式。例如,一次細胞培養(yǎng)可以僅由單個細胞類型或多種細胞類型組成,并且可以進行2D或3D培養(yǎng)。
另一方面,2D單培養(yǎng)也是維持細胞生長最人工的方式,主要原因有兩個:細胞在生物體中呈3D生長,而且它們并不會與其他類型細胞分開生長。
想要進入3D世界,細胞生物學家必須運用某些技巧。其中之一是消除細胞粘附在培養(yǎng)基上的機會,可以通過使用帶有特殊涂層的細胞培養(yǎng)容器、使用凝膠培養(yǎng)基(例如Matrigel?),或通過“懸滴”培養(yǎng)細胞來實現(xiàn)。這種物體更接近更真實組織,包括天然組織中常見的代謝和增殖梯度。這也是球狀體通常被用于藥物開發(fā)的原因之一,因為它們模擬了血管腫瘤。
在更逼真的3D細胞培養(yǎng)的另一種方法是使用支架??梢岳糜山饘?,聚合物或陶瓷制成的培養(yǎng)基來幫助細胞蠕變成三維形。這些支架可以用作臨床植入,也可應(yīng)用于實驗室。
另一個非常真實的細胞培養(yǎng)組織是基于在細胞外基質(zhì)凝膠內(nèi)部存在不同生長因子的情況下培養(yǎng)的干細胞。根據(jù)生長因子的類型(eg:FGF,EGF等)和其他組分,干細胞會發(fā)育成稱為類器官的微型器官。
生長條件
哺乳動物細胞培養(yǎng)必須保持在37°C,通常在具有各種形狀和大小的一次性塑料容器中進行培養(yǎng)。
其中最小的是96孔板,通常用于篩選應(yīng)用。
另一方面,有一些細胞工廠被用于大規(guī)模生產(chǎn)疫苗或蛋白質(zhì)。
與細胞培養(yǎng)物一起工作意味著在無菌條件下操作,例如在超凈工作臺上并使用抗生素。而且,必須向提供包含營養(yǎng)物和生長因子的適宜培養(yǎng)基,包括:葡萄糖、丙酮酸鈉、氨基酸、維生素、無機鹽、水、由于其不穩(wěn)定性,因此經(jīng)常添加氨基酸谷氨酰胺。蛋白質(zhì),脂質(zhì)或生長因子通常添加在胎牛血清中補充。
細胞的代謝產(chǎn)物使培養(yǎng)基酸化。因此,緩沖液系統(tǒng)可用于維持pH穩(wěn)定(?7.4)。通常通過酚紅指示劑監(jiān)測pH,并使用碳酸氫鹽(HCO3-)緩沖液,它們結(jié)合H+的能力取決于周圍的CO2水平。因此,通常向細胞培養(yǎng)箱提供CO2。HEPES緩沖液獨立于CO2,通常用于無法進行CO2孵育的活細胞顯微鏡應(yīng)用中。
顯微鏡
說到用于細胞培養(yǎng)的顯微鏡,其必須具備某些基本特征。哺乳動物細胞在液體培養(yǎng)基中培養(yǎng)就意味著顯微鏡必須具有倒置配置。在這種配置中,物鏡安裝在培養(yǎng)皿下方,培養(yǎng)皿放置在顯微鏡載物臺上,聚光鏡安裝在上方。只有通過這種設(shè)置,物鏡才能足夠接近樣品。此外,通過這種構(gòu)造,研究人員在樣品周圍具有更多的自由空間。
想要大致了解細胞培養(yǎng)的總體狀況,放大倍率為100x~200x足矣。哺乳動物細胞固有的低對比度要求顯微鏡提供特定的對比度方法。相差和調(diào)制相差是常見的,而微分干涉(DIC)與通常用于細胞培養(yǎng)的塑料容器不兼容。
借助這種基本設(shè)備,研究人員可以判斷細胞數(shù)量和融合度。根據(jù)融合情況,將細胞傳代培養(yǎng)至其他容器中。
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