实验室中培育的细胞通常根据其类型可分为三大类:
细胞类型分类
(1)贴壁细胞:这些细胞会粘附于培养容器上,例如组织培养类的塑料器具。
(2)悬浮细胞:此类细胞在培养基中悬浮生长,不与培养容器表面接触。
(3)半贴壁细胞:部分细胞粘附于培养容器,而另一些则可能悬浮于培养基中。
细胞增殖特性分类
细胞还可以根据增殖特性被划分为有限增殖和无限增殖:
有限增殖:指细胞能够保持有限的生长和代次,只能支持有限数量的细胞生长。常见的例子包括从组织中直接分离的原代细胞或者经历一定传代后出现生长衰老的细胞系。
无限增殖:这种细胞具有无穷的分裂能力,通常是通过转化使其获得类似癌细胞的表型,如丧失接触抑制和无限制生长等特征。
在本篇文章中,我们将关注最普遍的细胞类型:贴壁细胞和悬浮细胞。所有培养细胞的操作均需遵循无菌技术和适当的控制方法。
第一阶段:冷冻保存
由于在长期培养中细胞可能出现遗传不稳定性,收到细胞系后应尽快进行冷冻保存。这有助于确保细胞库与原材料尽量一致,降低污染风险。冷冻时,必须使用冷冻保护剂(例如DMSO),并以可控的速率(理想情况下为每分钟1°C)进行,以防止冰晶于细胞内部形成。
实验步骤
- 显微镜观察细胞,确认其整体外观良好,且没有微生物污染的迹象。细胞应处于对数生长期,密度应低于细胞系的指导范围,活力需超过90%。
- 根据标准传代培养方法收集和计数细胞。悬浮细胞密度为每毫升2-5×106个,贴壁细胞为每毫升1-2×106个。
- 根据细胞系特性选择合适的冷冻保护剂,计算所需的冷冻液量,并按配方准备。
- 以200×g离心细胞悬浮液5分钟,去除上清液,使用PBS重新悬浮细胞沉淀。
- 再次以200×g离心5分钟,去除上清液。
- 用冷冻液重悬细胞沉淀,充分混匀后转移至合适的冻存管,并标注重要信息,如日期、名称、细胞编号等。
- 将冻存管放入冻存盒,在-80°C条件下过夜以控制温度下降。
- 最后将细胞转移至液氮罐进行长期储存。
第二阶段:细胞复苏
在需要使用细胞时,需尽快进行解冻,以降低对细胞活力的不利影响。建议通过离心除去冷冻保存剂。
实验步骤
- 从液氮中取出冷冻管,放入37°C水浴中轻轻晃动加速解冻,直到管内细胞解冻至黄豆大小时取出。
- 将冷冻管中的细胞(1ml)转移至含有预热培养基(4ml)的15ml离心管中,200-250×g离心5分钟。
- 去除上清液,用预热的培养基重新悬浮细胞沉淀,并按适宜的接种密度接种至培养容器中。
- 根据细胞类型,添加相应的生长因子等成分。
第三阶段:观察
应定期用显微镜和肉眼观察细胞的生长情况以及是否有微生物感染。显微镜下检查细胞的整体健康,以判断是否需要进行传代培养。
实验步骤
- 用肉眼检查细胞培养状态,确认没有污染。
- 对于贴壁细胞,生长培养基应清澈,如果变浑浊可能存在污染。悬浮细胞则因细胞存在而使培养基变得更加浑浊,酸性培养基也可能指示存在污染或细胞密度过高。
- 使用光学显微镜观察细胞粘附情况、形态以及融合度。细胞的密度需通过计数来监测。
- 定期检测细胞以排除支原体污染,并持续监控其他微生物污染的迹象。
第四阶段:细胞维持和传代培养
若细胞生长健康且达到所需汇合度,则可进行传代培养或接种。如果细胞尚未达到所需汇合度且自上次传代已过2-3天,需更换培养基以继续培养,直至达到所需汇合度。若发现污染,应及时处置细胞。
更换培养基
定期更换培养基以防有毒代谢物的堆积,确保细胞得到充足的营养。细胞的代谢物可通过pH的变化监测,以判断更换的时机。
实验步骤
- 吸取生长培养基。悬浮细胞需先离心以去除培养基,贴壁细胞则小心吸去培养基。
- 加入新鲜的生长培养基。对于悬浮细胞,应重悬细胞沉淀,混匀后转移到新容器中;而贴壁细胞应在壁上加入新培养基。
- 及时将培养容器放入培养箱,继续监测细胞生长和污染情况。
传代培养
达到汇合度或密度后,应及时进行继代培养,即将细胞从旧培养物转移至新容器中,并加入新鲜培养基。
实验步骤
- 清洗和收集细胞。对于悬浮细胞,需离心后清洗并重悬于新鲜生长培养基中;对于贴壁细胞,则需吸去培养基、清洗并使用消化酶分离细胞。
- 选择适合的传代稀释比例,将细胞接种到新的培养容器中,添加新鲜的生长培养基。
- 在培养容器上标注关键信息,如细胞类型、传代次数、接种密度、日期等。
- 每日监测细胞状态及污染情况。
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