1.动物细胞培养技术

动物细胞培养技术1.动物细胞的生长与培养动物细胞的特点进化程度高结构、形态、成分复杂细胞间连接形式多样生长相对缓慢功能全面1.1培养细胞的生物学特征Hepatocytes体外培养细胞的分型（一）贴附型成纤维细胞型上皮型细胞游走细胞型多形型细胞（二）悬浮型（三）半贴壁型（一）贴附型：大多数培养细胞贴附生长，属于贴壁依赖性细胞贴附:是大多数有机体细胞在体内生存和生长发育的基本存在方式结果:基于贴附特性，使细胞与细胞之间相互结合形成组织，有机体的绝大多数细胞必须贴附于一固相表面才能生存和生长。培养时：这些细胞被放到体外环境中以后,同样需要贴附于某一固相表面才能生存和生长，因而属于贴附型细胞贴附(锚定或锚着)依赖型(性)细胞：唯有贴附于固相表面才能生存的细胞细胞在体内、外的贴附方式：存在差异体内：贴附是全方位,外形具有复杂的立体特征体外：多数情况，细胞只有一个附着平面，外形一般与体内时明显不同贴附的固相表面：玻璃、聚苯乙烯塑料按照培养细胞的主要形态，可分为几大类型1、成纤维细胞型：名称：凡在培养中形态与成纤维细胞类似的来源：由中胚层间充质组织起源的组织如：真正的成纤维细胞：心肌，平滑肌，成骨细胞，血管内皮形态：似体内成纤维细胞的形态，胞体梭形或不规则三角形，胞质向外伸出2—3个长短不等的突起，中有卵圆形核生长特点：排列成放射状，漩涡状，并不紧靠连成片，细胞—细胞接触易断开而单独行动，游离的单独的成纤维样细胞，常有几个伸长的细胞突起2、上皮型细胞：名称：仅形态上似体内，实际上不完全相同来源：来源于外胚层、内胚层细胞,如：皮肤及其衍生物,消化道，乳腺，肺泡,上皮性肿瘤形态：类似体内的上皮细胞，扁平，不规则多角形，中有圆形核生长特点：易相连成片，相靠—紧密相连—成薄层—铺石状生长时呈膜状移动，很少脱离细胞群而单个活动3、游走细胞型：呈散在生长，一般不连成片，胞质常突起，呈活跃游走或变形运动，方向不规则。此型细胞不稳定，有时难以和其他细胞相区别。4、多型细胞型：有一些细胞，如神经细胞难以确定其规律和稳定的形态，可统归于此类。（二）悬浮型：见于少数特殊的细胞，如某些类型的癌细胞及白血病细胞。胞体圆形，不贴于支持物上，呈悬浮生长。这类细胞容易大量繁殖。概念：培养时不贴附于底物而呈悬浮状态生长或以机械方法使保持悬浮状态下生长来源：自血，脾或骨髓，血中白细胞癌肿细胞特点：在悬浮中生长良好细胞圆形，单个或小细胞团优点：生存空间大，提供数量大，传代方便(不需消化)，易于收获，可获得稳定状态缺点：纯化不方便，不能通过离心将死、活细胞分离无菌无毒害的环境1支持生长增殖的营养2其它类似体内的环境3维持细胞性状41.2细胞培养总原则(一)细胞培养无菌无毒环境实验室设计合理常用设施及设备培养器皿：透明度好、无毒、利于细胞贴附和生长的材料，常用一次性聚苯乙烯材料制品或中性硬度玻璃制品。细胞培养无菌操作基本技术工作环境及表面的处理细胞培养所用玻璃及塑料制品的处理培养液与培养细胞的处理(二)细胞的营养培养基：合适的细胞培养基是体外细胞生长增殖的最重要的条件之一，培养基不仅提供细胞营养和促使细胞生长增殖的基础物质，而且还提供培养细胞生长和繁殖的生存环境。血清：血清是细胞培养液中最重要的成分之一，含有细胞生长所需的多种生长因子及其它营养成分。其它成分（条件培养基）合成培养基的主要成分氨基酸碳水化合物无机盐维生素其它辅助物质培养基种类RPMI-1640（标准型）DMEM-高糖（标准型）DMEM-低糖（标准型）McCoys5AM199F12血清牛血清、马血清、人血清（1）储存于-20℃—-70℃低温冰箱中（2）一般厂商提供的血清为无菌（3）热灭活是指56℃,30分钟加热已完全解冻的血清，目的是使血清中的补体成分（complement）灭活（4）血清中的沉淀物絮状物，可用离心3000rpm,5分钟去除，也可不用处理。其它常用液体试剂Hank’sD-Hank’sPBSNaHCO3（7.5%）胰酶溶液（0.25%）(三)其它类似体内的环境温度气体渗透压氢离子浓度(PH)其他(四)合理的计划，维持细胞性状尽早冻存原代细胞，复苏后状态恢复的细胞以及转染后稳定存在的细胞需要做实验的细胞要选对数生长期防止细胞污染，如遇污染，及时处理一、细菌污染细菌污染是实验室细胞培养中常见的污染，即使在细胞培养液中加入了抗菌素(一般为预防剂量)，也可能因为操作不慎而引起污染。最常见的有革兰氏阳性菌。培养细胞受细菌污染后，会出现培养液变混浊，pH改变。也有的培养液肉眼观察无多少改变，只能在镜下发现菌体才知污染。所以，每天应仔细观察。污染后细胞发生病理改变，胞内颗粒增多、增粗，最后变圆脱落死亡，造成试验失败和细胞株(系)丢失。二、真菌污染真菌污染是细胞培养过程中最常见的一种，尤其在霉雨季节进行细胞培养更易污染。最常见的真菌有烟曲霉、黑曲菌、孔子霉、毛霉菌、白色念珠菌和酵母菌。培养细胞受真菌污染后，可见培养液中漂浮着白色或浅黄色的小点，有的散在生长，培养液一般不发生混浊；倒置显微镜下可见丝状、管状或树枝状的菌丝纵横交错在细胞之间或培养基中，有的呈链状排列。念珠菌和酵母菌呈卵圆形散在细胞周边和细胞之间。个体细小，有增多趋势。镜下看时，要将培养瓶用酒精棉球擦干净，以防止与瓶外尤其瓶底外面生长的菌丝相混淆。真菌污染后，细胞生长变慢，但最后由于营养耗尽及毒性作用而使细胞脱落死亡。三、支原体污染支原体是介于细菌与病毒之间能独立生活的最小微生物，最小直径0.2μm，一般过滤除菌无法去除它，光镜下难以看清它的形态结构。开始不易发现，能在偏碱条件(pH7.6～8.0)下生存，对青霉素有抗药性。多吸附于细胞表面或散在于细胞之间。电镜下可见其有三层结构，无细胞壁，中央有电子密度大的密集颗粒或丝状的中心囊。培养细胞受支原体污染后，部分敏感细胞可见细胞生长增殖变慢，部分细胞变圆，从瓶壁脱落。但多数细胞污染后无明显变化，或略有变化，若不及时处理，还会产生交叉污染。四、病毒污染采用组织细胞培养法生产疫苗，如果没有除去潜在病毒的组织培养物，会产生病毒污染。目前，从原代猴肾细胞的培养中已发现不少于20种血清性病毒。尽管病毒污染的细胞不影响原代培养，但生产疫苗是不安全的。若二倍体细胞系有SV40或多发瘤病毒，B淋巴细胞含EB病毒，细胞会发生变异、转化，形成异倍体的细胞系。五、非同种细胞污染由于细胞培养操作时各细胞株所需的器材和溶液没有严格分开，操作不当，往往会使一种细胞被另一种细胞污染。如“灵长类”细胞系发现猴和鼠类细胞的混合物，ERK/KD细胞是从兔肾中分离出来的，而现在却认为是HeLa细胞。非细胞培养物所造成的化学成分的污染也偶有发生，大多是由于细胞培养所需物品清洗消毒不彻底而带入一些有毒化学物质所致。常用的排除微生物污染的方法抗生素排除法：采用5～10倍于常用量的冲击法，加入高浓度抗生素后作用24～48h，再换入常规培养物，有时可能奏效。加温除菌：根据支原体不耐热的特点，可将受支原体污染的细胞至于41摄氏度作用5～10h（最长可达18h），以杀灭支原体。动物体内接种：受污染的肿瘤细胞可接种在同种动物皮下或腹腔内，利用动物的免疫功能消灭污染的微生物，而肿瘤细胞却能在动物体内继续生长，待一定时间后从体内取出肿瘤细胞进行培养与巨噬细胞共培养：巨噬细胞在体外可存活7～10天，并保持吞噬、消化微生物的能力。利用这一特点，可将少量的污染细胞与足够量的巨噬细胞共培养，从而消除污染。1.3培养细胞的生长和增殖过程幼龄动物取动物器官和组织剪碎组织胰蛋白酶处理细胞培养单个细胞细胞悬液10代细胞50代细胞无限传代原代培养传代培养如何界定原代培养和传代培养；多数组织细胞固定在表面生长和分裂。随细胞增多，细胞就会停止分裂增殖遗传物质改变遗传物质未改变原代培养：从机体取出后立即培养的细胞为原代细胞。培养的第1代细胞与传10代以内的细胞称为原代细胞培养。传代培养：将原代细胞从培养瓶中取出，配制成细胞悬浮液，分装到两个或两个以上的培养瓶中继续培养，称为传代培养。有关概念细胞的原代培养将动物机体的各种组织从机体中取出，经各种酶（常用胰蛋白酶）、螯合剂（常用EDTA）或机械方法处理，分散成单细胞，置合适的培养基中培养，使细胞得以生存、生长和繁殖，这一过程称原代培养。组织块直接培养法（机械法）1、取材：将小鼠拉颈椎致死，置75%酒精泡2—3秒钟（时间不能过长、以免酒精从口和肛门浸入体内）再用碘酒消毒腹部，将鼠带入超净台内解剖取肝脏，置平皿中。2、用Hank’s液洗涤三次，并剔除脂肪，结缔组织，血液等杂物。3、用手术剪将肝脏剪成小块（1-2mm），再用Hank’s液洗三次，转移至小青霉素瓶中4、将组织块转移到培养瓶，贴附与瓶底面5、翻转瓶底朝上，将培养液加至瓶中，培养液勿接触组织块。入37℃静置3—5小时，轻轻翻转培养瓶，使组织浸入培养液中（勿使组织漂起），37℃继续培养胰酶消化法1、取材：将小鼠拉颈椎致死，置75%酒精泡2—3秒钟（时间不能过长、以免酒精从口和肛门浸入体内）再用碘酒消毒腹部，将鼠带入超净台内解剖取肝脏，置平皿中。2、用Hank’s液洗涤三次，并剔除脂肪，结缔组织，血液等杂物。3、用手术剪将肝脏剪成小块（1mm2），再用Hank’s液洗三次，转移至小青霉素瓶中。4、视组织块量加入5—6倍的0.25%胰酶液，37℃中消化20—40分钟，每隔5分钟振荡一次.5、加入2ml培养液以终止胰酶消化作用（或加入胰酶抑制剂）,用吸管吹打，冲散细胞。6、静置，使未分散的组织块下沉。7、吸取上层细胞悬液，转移到两个培养皿中，补加适量培养液，37℃下培养。（一）培养细胞生命期在培养中持续增殖和生长的时间。1．原代培养期：从体内取出组织,接种培养到第一次传代阶段（初代培养）特点：1一4周、细胞呈活跃的移动、可见细胞分裂、形态结构和功能活动上与体内原组织相似性、多呈二倍体核型细胞群是异质的，细胞克隆形成率很低，即细胞独立生存性差。2．传代期：初代培养细胞一经传代后便改称做细胞系。在全生命期中此期的持续时间最长。在培养条件较好情况下，细胞增殖旺盛，并能维持二倍体核型，呈二倍体核型的细胞称二倍体细胞系。为保持二倍体细胞性质，细胞应在初代培养期或传代后早期冻存。一般情况下当传代10～50次左右，细胞增殖逐渐缓慢，以至完全停止，细胞进入第三期。3．衰退期：此期细胞仍然生存，但增殖很慢或不增殖；细胞形态轮廓增强，最后衰退凋亡。在细胞生命期阶段，少数情况下，在以上三期任何一点，由于某种因素的影响，细胞可能发生自发转化。转化的标志之一是细胞可能获得永生性或恶性性。细胞永生性也称不死性，即细胞获持久性增殖能力，这样的细胞群体称无限细胞系，也称连续细胞系。无限细胞系的形成主要发生在第二期末，或第三期初阶段。细胞获不死性后，核型大多变成异倍体。细胞转化亦可用人工方法诱发，转化后的细胞也可能具有恶性性质。细胞永生性和恶性性非同一性状。（二）组织培养细胞一代生存期所谓细胞“一代”一词，系指从细胞接种到分离再培养时的一段时间，这已成为培养工作中的一种习惯说法，它与细胞倍增一代非同一含义。如某一细胞系为第153代细胞，即指该细胞系已传代153次。它与细胞世代或倍增不同；在细胞一代中，细胞能倍增3～6次。细胞传一代后，一般要经过以下三个阶段：潜伏期指数生长期停滞期1．潜伏期：过程:游离:悬浮,胞质回缩,全部细胞变为圆球形吸附:贴附底物,一般24小时内贴壁潜伏期:可有运动活动,基本无增殖,少见分裂相影响因素：潜伏期的长短与：细胞种类接种的细胞密度培养条件1.细胞类型传代培养的细胞之潜伏期比原代培养的细胞短。传代培养期的细胞6-24h;原代24-96h或更长单个细胞快,细胞大团慢,组织块慢连续细胞系与发生恶性转化的细胞(6-24h)比有限细胞系与正常二倍体细胞的短来源：胚胎组织:短,2天可见细胞生长，成体:长2.细胞密度密度越大、数量越多，细胞群体越容易适应体外环境，潜伏期就短。相反，即便是在很小的培养空间内