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肿瘤细胞特点和细胞培养技术

 更新时间:2023-06-20 点击量:591

  肿瘤细胞在组织培养中占据较为重要地位。肿瘤细胞相对容易培养,肿瘤细胞系是目前建立的细胞类型中数量较多的。此外,肿瘤是人类疾病的大威胁。因此,肿瘤细胞培养已成为了解癌症机制和开发抗癌药物的新技术。本指南旨在作为肿瘤细胞培养的基本介绍,包括培养基、传代培养、冷冻保存和污染防治。

肿瘤细胞的生物学特性

肿瘤细胞在体内外与正常细胞在形态、生长值、遗传性状等方面均有显着差异。体外培养的两种肿瘤细胞定义的差异很小,但却不相同。培养的肿瘤细胞具有以下特征:

1.不断分化,持续生长

正常细胞的生长和死亡受到严格控制。细胞使用细胞外信号来调节分裂的速率和位置。一般来说,细胞凋亡可以由正常的生命程序触发。相反,肿瘤细胞提供了一种机制,使它们能够绕过细胞周期检查点并抑制细胞凋亡。在癌细胞中,有丝分裂可以连续发生,产生过多的细胞以形成肿瘤。

肿瘤细胞正常凋亡

2.无接触抑制

正常细胞会分裂,直到它们与邻近的细胞接触,然后它们会停止生长并形成单层细胞。而癌细胞通常会失去这种接触抑制,导致它们堆积并形成肿瘤。

肿瘤的扩散

3.侵入性

正常细胞通常位于固定位置直至死亡。但是肿瘤细胞能够扩散到或侵入附近的组织。此外,一些肿瘤细胞可以脱落并通过血液或淋巴系统转移到体内远处,形成远离原发肿瘤的新肿瘤。

肿瘤细胞培养原理

细胞培养的基础知识现在相对普遍,尽管并非总是如此。细胞培养的主要条件是光线充足且通风良好的实验室,配备的实验室仪器应包括层流罩(II 级)、CO2培养箱、生物安全柜、台式离心机、显微镜、塑料器皿(烧瓶和培养板)以及含有或不含血清补充剂的培养基.

养基和血清

大多数培养基是添加了各种成分的基础盐水培养基。在这种含盐培养基的基础上,添加了氨基酸、维生素、金属离子、微量元素和能量来源(通常以葡萄糖形式提供)以满足细胞的需要。其他添加剂包括缓冲液和酚红以指示培养物的酸度。

表 1. 常用培养基。

类型

应用

基础培养基 (BME)

二倍体和原代细胞培养物,例如 HeLa、L 细胞和原代哺乳动物成纤维细胞

非必需培养基 (MEM)

悬浮和贴壁哺乳动物细胞

细胞因子

保护和维持大多数哺乳动物细胞的生长

细胞生长因子

人微血管内皮细胞

RPMI 1640

大多数哺乳动物和杂瘤细胞,例如人类骨髓瘤、小鼠杂瘤、人类白细胞、B 和 T 淋巴细胞

   血清通常被添加到上述培养基中以替代许多缺失的需求。存在的成分浓度通常在 5-20% 之间变化,具体取决于细胞类型,并且使用新生儿或胎牛血清的做法已变得很普遍。由于批次之间存在差异,因此最好坚持使用一家发现与特定细胞系合作良好的供应商。血清可分成等分试样并冷冻在-20°C。

有些细胞类型不能在含有血清的培养基中培养,例如人微血管内皮细胞。在现有的基础培养基中添加特定的添加剂或增加各种成分的浓度都可以满足特殊要求。 

继代培养

传代培养是通过将部分或全部细胞从以前的培养物转移到新鲜的生长培养基中而产生新细胞或微生物培养物的过程。不同的细胞类型具有特定的传代培养要求、优选的密度范围和最佳生长的良好条件。所以更多的细节请参考我们网站上的具体技术公告。

冷冻保存

 为了有效地储存细胞,然后回收足够高的比例用于质量研究,必须监测储存条件并保存良好的记录。

  冻融引起的细胞损伤一般认为是由细胞内冰晶和渗透作用引起的。添加冷冻保护剂,如二甲基亚砜 (DMSO) 或甘油,并选择合适的冷冻和解冻速率可最大限度地减少细胞损伤。虽然可以使用机械冷冻机 (-75°C) 短期储存细胞系,但更优选储存在液氮 (-196°C) 或其蒸气(至 -135°C)中。使用液氮冰箱是有利的,不仅因为较低的温度,因此几乎可以无限存储时间,而且还因为没有机械故障的风险,并且现在可以延长保存时间。

细胞培养过程中的污染

细胞培养应染色无菌,定期进行无菌检测是必要的。虽然细胞培养物可能在内源性(主要是病毒)感染中产生,但大多数感染和污染是后天获得的。以下是一些常见的文化污染,但不限于:

细菌

细菌是一大群普遍存在的单细胞微生物。由于它们的普遍存在、大小和快速生长速度,细菌是细胞培养中最常见的生物污染物之一。如果存在,通过肉眼观察很容易检测到酚红会变黄,并且在倒置显微镜下细胞会被细菌菌落取代。向培养物中添加抗生素是常见的做法,这可以在相当长的时间内掩盖低水平感染。

细菌感染 图4

霉菌

霉菌是真菌界的真核微生物。与细菌污染不同,培养物的 pH 值在污染的初始阶段会保持稳定,然后随着培养物受到更严重的感染并变得混浊而迅速升高。在显微镜下,通常会出现菌丝体。一般来说,在培养物中加入抗生素,就能在一定程度上降低感染程度。

霉菌污染5

酵母菌

酵母是单细胞真核微生物,类似于霉菌污染,被酵母污染的培养物变得浑浊,特别是如果污染处于晚期。被酵母污染的培养物的 pH 值可能不会变化太多,直到污染变重,在这个阶段 pH 值通常会增加。在显微镜下,很明显酵母表现为单个卵形或球形颗粒,甚至可能会长出更小的颗粒。向培养物中添加抗生素效果不佳。大多数实验室通常会处理受感染的培养物并重新开始。

酵母污染6

酵母污染细胞

支原体

支原体可能是细胞培养实验室中最常见和最容易被遗漏的感染,其影响是阴险的。可能存在问题的指标包括生长速度降低、形态变化、染色体畸变和新陈代谢改变。有多种检测支原体的方法,可以使用支原体清除试剂盒进行清除或预防。

病毒

一些细胞系包含病毒,包括整合到它们的基因组中,或作为内源性非致死性感染。在许多情况下,这些不被视为感染,细胞的病毒转化是产生连续细胞系的历史悠久的方法。然而,使用病毒感染的细胞培养物会对实验室人员造成严重的健康危害,尤其是在实验室培养人类或灵长类动物细胞时。

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