說到細胞,我想大家應(yīng)該都不陌生。我們最初了解細胞這個名詞應(yīng)該是在初中高中的生物課本上。我們也都知道,我們的生命體都是由細胞這個微小的單位組成(病毒除外)。
作為一個科研狗,拿到一管細胞后我們想到更多的是:這是什么細胞(動物的?植物的?)?原代細胞?還是細胞系?或者說,這細胞是貼壁生長的?還是懸浮生長的?那么我們今天就來聊聊什么是原代細胞。
原代細胞(primary cell):是指從機體的組織(如人組織、小鼠組織、大鼠組織和兔組織等)經(jīng)蛋白酶或其它的方法獲得單個細胞并在體外進行模擬機體培養(yǎng)的細胞,稱為原代細胞。一般認(rèn)為,培養(yǎng)的原代的第1代細胞和傳代到第10代以內(nèi)的細胞統(tǒng)稱為原代細胞培養(yǎng)。
在我們的科學(xué)研究過程中,每個涉及到細胞研究的研究者都會根據(jù)自己的實驗需求采用不同的細胞。根據(jù)自己的課題采用原代細胞或者細胞系,我們都知道,細胞系的培養(yǎng)相對于原代細胞來說更為的簡單和易操作,也不會擔(dān)心細胞在正常條件下會發(fā)生分化、衰老等現(xiàn)象從而影響我們實驗的可信性和重復(fù)性。而原代細胞從獲取到培養(yǎng)整個過程要考慮的問題則非常多,接下來我們就具體聊聊吧。
原代細胞的獲取,就是從活體上將組織分解成單個細胞再進行培養(yǎng)的過程,且整個過程要求無菌操作。具體要考慮的問題有:組織分解的方式,培養(yǎng)的時間,換液時間,細胞狀態(tài)判斷和凍存。
組織分解方式
將組織分解成單個細胞的方式目前主要有兩種:酶消化法和組織塊法(針對貼壁細胞)。
膠原酶的選擇:(根據(jù)自己的組織樣本選擇合適的膠原酶是實驗成功的大前提。)
膠原酶的配制:建議看相關(guān)的文獻進行膠原酶的配制。小編常用的是DMEM進行配制,配制好的膠原酶消化液放置在37℃水浴鍋內(nèi)預(yù)熱(注意現(xiàn)用現(xiàn)配)。
胰酶(酶聯(lián)合法獲取原代細胞中會加入胰酶,相關(guān)文章也蠻多的)
膠原酶消化時間:根據(jù)組織特性,消化時間會有差異。以小鼠腎細胞為例,加入膠原酶Ⅰ進行消化后,放入37℃培養(yǎng)箱中消化45min~1h左右,期間每隔10min中震蕩一次,知道組織塊幾乎*消失為止(若是組織塊剪得非常細小,時間可以短一些,30min左右即可)。
培養(yǎng)過程:注意原代細胞在培養(yǎng)2天后可能會出現(xiàn)細胞液變黃(橘黃色)的現(xiàn)象,且無漂浮物,這是正常現(xiàn)象哦,不是污染。這是由于細胞在貼壁生長過程中釋放了CO2和其他物質(zhì)導(dǎo)致培養(yǎng)液PH發(fā)生了改變,所以變黃。
取材:取組織中間部位,剪成大小均勻的小方塊(1~4mm2),清洗干凈后轉(zhuǎn)移至培養(yǎng)皿中,在培養(yǎng)皿中各組織塊要排列均勻。
加液:培養(yǎng)液不能浸沒組織塊,避免組織漂浮。然后培養(yǎng)4h左右加培養(yǎng)液,培養(yǎng)48h后換液。
培養(yǎng)時間
無論是酶消化法還是組織塊法,取樣后培養(yǎng)時間最少需要一周以上的時間,期間可換液或者傳代。
換液時間
無論酶消化法還是組織塊法,在培養(yǎng)期間需要隨時關(guān)注細胞的生長狀況,需觀察其是否貼壁,是否污染,組織塊法要觀察是否有細胞遷移出來。正常情況下48~72h可換液一次。
細胞狀態(tài)判斷
正常貼壁細胞在培養(yǎng)幾天后,會逐漸貼滿整個瓶底或者皿底,有的呈纖維狀,有的呈多邊形。下圖均為比較健康的原代細胞圖(左:小鼠成纖維細胞;右:雞胚成纖維細胞;下:人成纖維細胞)
這些細胞的狀態(tài)比較好,生長至80%~90%融合就可以傳代啦,傳代一次后的細胞會更干凈漂亮。
凍存
傳一代后的細胞(也可以不傳代直接凍存)培養(yǎng)至80%~90%便可凍存起來供后續(xù)實驗用。
凍存液配制:不同的細胞可能會有不同的凍存液配制方案,各實驗室也有自己的凍存方案,常見的方案有:
C: 5%DMSO+45%DMEM+50%FBS (小編常用小鼠的,鹿的都嘗試過,細胞狀態(tài)OK)
原代細胞的培養(yǎng)其實與細胞系的培養(yǎng)無多大差別,針對不同的細胞會選擇不同的細胞培養(yǎng)液。
1.培養(yǎng)液選擇:(根據(jù)不同的細胞類型和實驗要求進行培養(yǎng)液的選擇)
常用的L/H DMEM,F(xiàn)12 DMEM,RPMI 1640。
2.細胞培養(yǎng)過程無菌操作。正常的復(fù)蘇,換液和傳代操作,最后將培養(yǎng)好的細胞進行相應(yīng)的實驗即可
3.細胞鑒定。有時候我們獲取的原代細胞可能會有不是自己期望的細胞在里面,或者獲取的不是我們的目標(biāo)細胞。這個時候我們需要進行細胞的鑒定。細胞鑒定需要購買特定細胞的表面標(biāo)志物抗體或者染色試劑進行鑒定。如:
上圖左:為鹿茸間充質(zhì)層細胞,它可以被甲苯胺藍染色藍色,胞質(zhì)胞核均被染成藍色。右:為鹿茸軟骨層細胞,被甲苯胺藍染色后胞質(zhì)胞核均染成紫紅色,因其內(nèi)部富含蛋白多糖,可被異染成紫紅色。
前面我們了解了原代細胞獲取和培養(yǎng)過程中應(yīng)該注意的一些細節(jié),這有助于我們培養(yǎng)我們的原代細胞。那么原代細胞培養(yǎng)好后,它可適用哪些研究呢?
原代細胞不僅廣泛應(yīng)用于分子、細胞生物學(xué)和生物醫(yī)學(xué)基礎(chǔ)研究,如蛋白質(zhì)組學(xué)、基因組學(xué)、細胞株(系)研究、DNA,RNA和遺傳學(xué)研究等,還可應(yīng)用于當(dāng)今熱門的生物醫(yī)藥產(chǎn)業(yè)如藥物篩選、藥物代謝和毒理研究、癌癥藥物的研究等。在這些應(yīng)用中幾乎都涉及了幾個最常見的且最基礎(chǔ)的細胞實驗,如下:
細胞增殖檢測:
常見檢測方法:CCK8檢測法 ,MTT檢測法,Brdu檢測法,Edu檢測法,平板克隆形成
細胞周期檢測
常見檢測方法:流式檢測細胞周期,標(biāo)記有絲分裂百分率法
細胞凋亡檢測
常見檢測方法:流式檢測細胞凋亡,線粒體膜電位,活性氧檢測,Hoechst染色,電鏡,TUNEL
細胞轉(zhuǎn)移能力檢測
常見檢測方法:細胞劃痕實驗,Transwell實驗,Invasion實驗