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從零開始-細胞培養(yǎng)入門指南

閱讀:679      發(fā)布時間:2024-9-19
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細胞是生命的基本單位,是生物學研究中非常有用的工具。細胞培養(yǎng)的過程就是人工模擬細胞體內生長環(huán)境,置于無菌、適宜溫度及酸堿度的環(huán)境中,保證充足的營養(yǎng)使其不斷生長繁殖,并維持其結構和功能。作為基礎又常規(guī)的實驗技能,自然頗受關注。后續(xù)會創(chuàng)建《常見細胞培養(yǎng)攻略》系列,會為大家介紹一些常見細胞的培養(yǎng)方案,包括但不限于T細胞、B細胞、NK細胞、巨噬細胞、干細胞培養(yǎng)等。今天主要是細胞培養(yǎng)入門指南的相關內容,其他的內容大家可以持續(xù)關注追更。


1. 細胞類型

 

1) 原代細胞(primary cell):是指從機體的組織經(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。一般認為,培養(yǎng)的原代的第1代細胞和傳代到第10代以內的細胞統(tǒng)稱為原代細胞培養(yǎng)。

2) 細胞系(cell line):原代細胞經(jīng)初次傳代成功后即為細胞系,由原先存在于原代培養(yǎng)物中的細胞世系所組成。其中能夠連續(xù)傳代的細胞叫做連續(xù)細胞系或無限細胞系,不能連續(xù)培養(yǎng)的稱為有限細胞系。

3) 細胞株(cell strain):是通過選擇法或克隆形成法從原代培養(yǎng)細胞中獲得具有特殊性質或標志物的細胞稱為細胞株。細胞株的特殊性質或標志必須在整個培養(yǎng)期間始終存在。

 

圖1 動物細胞培養(yǎng)的步驟(General Procedure for Cell Culture)

 

2. 培養(yǎng)體系

 

1) 培養(yǎng)體系的選擇:主要分為含血清的經(jīng)典培養(yǎng)體系和無血清培養(yǎng)體系。簡單、細胞種類、小規(guī)模選擇含血清培養(yǎng)體系;長周期、強掌控、追求細胞質量可選擇無血清培養(yǎng)體系。

 

表1 含血清和無血清培養(yǎng)體系的區(qū)別圖(圖片源于優(yōu)寧維)

 

2) 血清的選擇:分為胎牛血清、新生牛血清、小牛血清;其中胎牛血清的普適性較好。血清主要為細胞提供基本的營養(yǎng);血清中的微量元素可參與細胞的解毒代謝;血清中的抗蛋白酶成分也可以起到中和保護細胞的作用。小伙伴們想要了解更多血清信息,可以查看《細胞培養(yǎng)常見問題之血清篇》。當然,具體細胞使用何種血清可以參考相關文獻或者實驗組的經(jīng)驗。

 

表2 不同血清的區(qū)別圖(圖片源于優(yōu)寧維)

 

3) 基礎培養(yǎng)基的選擇:根據(jù)培養(yǎng)基的來源和組成成分,分為天然培養(yǎng)基(組織提取液)、合成培養(yǎng)基(經(jīng)典液體培養(yǎng)基如1640、DMEM等)、無血清培養(yǎng)基(如Lonza的X-VIXO系列培養(yǎng)基)。目前合成培養(yǎng)基和無血清培養(yǎng)基使用居多。同樣,具體細胞使用何種培養(yǎng)基也可以參考相關文獻或者實驗組的經(jīng)驗。

4) 抗生素:目前實驗室會在細胞培養(yǎng)過程中添加雙抗(青霉素-鏈霉素)或者三抗(青霉素-鏈霉素-兩性霉素B)用來預防細胞污染,但是對于長期的細胞培養(yǎng)并不建議持續(xù)使用抗生素,以防細胞產(chǎn)生耐藥性。

5) 培養(yǎng)基中酚紅的選擇:作為PH指示劑,酚紅是培養(yǎng)基的“???。酚紅為雌激素類似物,在進行激素誘導或培養(yǎng)雌激素敏感的細胞時應慎用,另外酚紅可能對下游的流式檢測分析帶來一定的干擾。


文中部分相關產(chǎn)品


產(chǎn)品名稱

貨號

胎牛血清(優(yōu)級)

abs972-500ml

RPMI 1640培養(yǎng)基(含L-谷氨酰胺,不含HEPES,不含酚紅)

abs9275

青霉素-鏈霉素溶液(100×,雙抗)

abs9244




 

3. 細胞來源

 

1) 從有資質的公司直接進行購買:比如Absin可提供全面的原代細胞及優(yōu)化后適配的培養(yǎng)基,試劑和方案;ATCC作為全球quan威的生物資源中心之一,提供原代細胞、細胞系、微生物、重組物質等。

2) 從生物體中提取制備:如血液樣本、實體組織樣本等。

3) 實驗室現(xiàn)有的凍存細胞復蘇獲得:細胞復蘇的步驟在基本操作里面,大家可以接著往下讀。


文中部分相關產(chǎn)品


產(chǎn)品名稱

貨號

膠原酶I型

abs47048000

膠原酶II型

abs47048001




4. 細胞培養(yǎng)相關信息收集及物質


 

所謂信息收集是指我們要在開始細胞培養(yǎng)前充分全面了解我們的細胞,大家可以參考文獻、ATCC的或者是實驗室的經(jīng)驗,需要獲得的信息包括不限于以下幾個方面:

1) 細胞特性:細胞的形態(tài)、增殖速度、細胞周期、傳代頻率……

2) 生長方式:貼壁or懸浮

3) 培養(yǎng)體系:含血清or無血清

4) 溫度:多數(shù)人和哺乳動物細胞系是36-37℃;昆蟲細胞27℃

5) PH:多數(shù)哺乳動物細胞系是7.4,昆蟲細胞系6.2

6) CO2:多數(shù)適合5-7%CO2

 

5. 細胞培養(yǎng)基本原則

 

1) 無菌意識:使用無菌設備、試劑和耗材;使用個人防護裝備,避免污染;試劑如有需要可使用0.22μm的過濾器進行無菌過濾;每次操作只處理一株細胞株,以避免失誤混淆或細胞間污染,實驗進行前,超凈臺以紫外燈照射 30 分鐘滅菌,以 70 % 乙醇擦拭無菌操作臺面;實驗完畢后,將實驗物品帶出工作臺,以 70 % 乙醇 擦拭無菌操作臺面。

2) 試劑分裝:培養(yǎng)基、血清、胰酶等試劑要養(yǎng)成分裝保存的習慣,不同的細胞即使適配的培養(yǎng)基配方相同也要另外配制分裝并做好標記。

3) 及時保種:尤其是珍貴細胞,在細胞狀態(tài)良好的時候要及時凍存保種,以備不時之需。

 

6. 基本操作


1) 顯微鏡觀察:首先觀察細胞培養(yǎng)液的顏色(如果培養(yǎng)基中含有酚紅指示劑的話,當培養(yǎng)液顏色變?yōu)辄S色就意味著營養(yǎng)物質耗盡),其次鏡下觀察細胞的生長狀態(tài)。如果細胞的長勢良好,且匯合度未達到傳代的要求,可視培養(yǎng)液顏色決定時候換液;若細胞生長狀態(tài)不好,匯合度低,需要酌情優(yōu)化培養(yǎng)條件,排除污染情況;若細胞過于密集,則需進行傳代操作。

 

細胞匯合是指細胞在培養(yǎng)皿中附著生長的過程。匯合度是指細胞覆蓋培養(yǎng)皿的百分比,不同類型的細胞需要達到不同匯合度后才能進行傳代。

 

圖2 顯微鏡觀察細胞流程(圖片源于優(yōu)寧維)

 

2) 細胞復蘇

 

圖3 PBMC細胞復蘇流程圖
(PBMC Thawing Protocol: How to Optimize Cell Recovery)

 

a) 37℃水浴加熱需要使用的培養(yǎng)基;

b) 從液氮中取出要復蘇的細胞,盡量減少其暴露在室溫(15-25℃)的時間;

c) 在37℃水浴快速解凍細胞,將凍存管轉移到生物安全柜中,用70%乙醇或異丙醇擦拭凍存管外部;

d) 將細胞懸浮液轉移到50mL離心管中,加入1mL培養(yǎng)基潤洗凍存管,培養(yǎng)基同樣收集到50mL離心管中;

e) 向50mL離心管中補加15-20mL培養(yǎng)基,室溫300xg離心10分鐘;

f) 小心棄掉離心后的上清液,使用適量wan全培養(yǎng)基重懸細胞,分裝到合適的培養(yǎng)皿/瓶中,顯微鏡下觀察細胞密度和狀態(tài),放入CO2培養(yǎng)箱中培養(yǎng)。

 

3) 細胞傳代

 

圖4 細胞傳代流程圖
(Cell Plating, Media Change, and Culture Maintenance Protocol)

 

a) 顯微鏡下觀察細胞狀態(tài)、匯合度以及是否污染,判斷是否進行傳代處理;

b) 以25cm2培養(yǎng)瓶、貼壁細胞為例,棄掉培養(yǎng)基,使用無菌PBS洗滌細胞以去除抑制胰蛋白酶功能的血清;

c) 加入2ml胰酶,覆蓋細胞層,放入37℃ CO2培培養(yǎng)箱中孵育2min,期間可拿出觀察細胞消化脫落情況(注意:不同細胞使用的胰酶濃度及消化時間不同);

d) 棄掉胰酶,加入2ml wan全培養(yǎng)基吹散細胞;

e) 顯微鏡下計數(shù),調整細胞密度分裝到培養(yǎng)瓶中,將細胞置于 37oC, 5% CO2 的培養(yǎng)箱中培養(yǎng)。

 

4) 細胞凍存

 

圖5 分步凍存法流程圖

 

a) 在細胞密度達到107 cells/mL時可進行凍存,采用分步冷凍法;

b) 懸浮細胞500 g室溫離心10 min收集細胞沉淀,貼壁細胞胰酶消化并終止后離心收集;

c) 棄上清,凍存液重懸細胞沉淀,1mL分裝并做好標記;

d) 將凍存管放置-20℃ 1h;-80℃過夜;轉移至液氮中進行長期保存。


文中部分相關產(chǎn)品


產(chǎn)品名稱

貨號

25cm2細胞培養(yǎng)瓶(50mL,透氣蓋)

abs7011-1箱

胰蛋白酶消化液(0.25%,含酚紅)

abs47014937-100ml

細胞凍存液(含血清)

abs9473-100mL

無血清細胞凍存液(科研級)

abs9417-100mL




 

Absin產(chǎn)品線:

爆款產(chǎn)品:試劑盒(mIHC、IHC、凋亡、ELISA、ChIP、Co-IP、TR-FRET、生化檢測、殘留檢測、多因子檢測);細胞培養(yǎng)(類器官試劑盒+基質膠,胎牛血清+培養(yǎng)添加劑+細胞因子)、分化試劑盒;分子(mRNA合成服務+提取試劑盒);化合物大包裝;輔助試劑、耗材/儀器、定制服務(抗體/多肽/蛋白/標記/檢測)...

特色產(chǎn)品:雞胚提取物CEE、B27、N2、霍亂毒素B亞單位CTB、牛腦垂體提取物BPE、百日咳毒素PTX、重組人胰島素Insulin、人源低密度脂蛋白LDL...


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