體外培養的概念
一、基本概念 體外培養(in vitro culture),就是將活體結構成分或活的個(gè)體從體內或其寄生體內取出,放在類(lèi)似于體內生存環(huán)境的體外環(huán)境中,讓其生長(cháng)和發(fā)育的方法。
組織培養:是指從生物體內取出活的組織(多指組織塊)在體外進(jìn)行培養的方法。
細胞培養:是指將活細胞(尤其是分散的細胞)在體外進(jìn)行培養的方法。
器官培養:是指從生物體內取出的器官(一般是胚胎器官)、器官的一部分或器官原基在體外進(jìn)行培養的方法。
二、體內、外細胞的差異和分化
1、差異:細胞離體后,失去了神經(jīng)體液的調節和細胞間的相互影響,生活在缺乏動(dòng)態(tài)平衡相對穩定環(huán)境中,日久天長(cháng),易發(fā)生如下變化:分化現象減弱;形態(tài)功能趨于單一化或生存一定時(shí)間后衰退死亡;或發(fā)生轉化獲得不死性,變成可無(wú)限生長(cháng)的連續細胞系或惡性細胞系。因此,培養中的細胞可視為一種在特定的條件下的細胞群體,它們既保持著(zhù)與體內細胞相同的基本結構和功能,也有一些不同于體內細胞的性狀。實(shí)際上從細胞一旦被置于體外培養后,這種差異就開(kāi)始發(fā)生了。
2、分化:體外培養的細胞分化能力并未完全喪失,只是環(huán)境的改變,細胞分化的表現和在體內不同。細胞是否表現分化,關(guān)鍵在于是否存在使細胞分化的條件,如Friend細胞(小鼠紅白血病細胞)在一定的因素作用下可以合成血紅蛋白,血管內皮細胞在類(lèi)似基膜物質(zhì)底物上培養時(shí)能長(cháng)成血管狀結構,雜交瘤細胞能產(chǎn)生特異的單克隆抗體,這些均屬于細胞分化行為。
細胞培養的一般過(guò)程
一、準備工作 準備工作對開(kāi)展細胞培養異常重要,工作量也較大,應給予足夠的重視,推備工作中某一環(huán)節的疏忽可導致實(shí)驗失敗或無(wú)法進(jìn)行。準備工作的內容包括器皿的清洗、干燥與消毒,培養基與其他試劑的配制、分裝及滅菌,無(wú)菌室或超凈臺的清潔與消毒,培養箱及其他儀器的檢查與調試。
二、取材 在無(wú)菌環(huán)境下從機體取出某種組織細胞(視實(shí)驗目的而定),經(jīng)過(guò)一定的處理(如消化分散細胞、分離等)后接入培養器血中,這一過(guò)程稱(chēng)為取材。如是細胞株的擴大培養則無(wú)取材這一過(guò)程。機體取出的組織細胞的首次培養稱(chēng)為原代培養。
理論上講各種動(dòng)物和人體內的所有組織都可以用于培養,實(shí)際上幼體組織(尤其是胚胎組織)比成年個(gè)體的組織容易培養,分化程度低的組織比分化高的容易培養,腫瘤組織比正常組織容易培養。取材后應立即處理,盡快培養,因故不能馬上培養時(shí),可將組織塊切成黃豆般大的小塊,置4℃的培養液中保存。取組織時(shí)應嚴格保持無(wú)菌,同時(shí)也要避免接觸其他的有害物質(zhì)。取病理組織和皮膚及消化道上皮細胞時(shí)容易帶菌,為減少污染可用抗菌素處理。
三、培養 將取得的組織細胞接入培養瓶或培養板中的過(guò)程稱(chēng)為培養。如系組織塊培養,則直接將組織塊接入培養器皿底部,幾個(gè)小時(shí)后組織塊可貼牢在底部,再加入培養基。如系細胞培養,一般應在接入培養器皿之前進(jìn)行細胞計數,按要求以一定的量(以每毫升細胞數表示)接入培養器皿并直接加入培養基。細胞進(jìn)入培養器皿后,立即放入培養箱中,使細胞盡早進(jìn)入生長(cháng)狀態(tài)。
正在培養中的細胞應每隔一定時(shí)間觀(guān)察一次,觀(guān)察的內容包括細胞是否生長(cháng)良好,形態(tài)是否正常,有無(wú)污染,培養基的PH是否太酸或太堿(由酚紅指示劑指示),此外對培養溫度和CO2濃度也要定時(shí)檢查。
原代培養一般有一段潛伏期(數小時(shí)到數十天不等),在潛伏期細胞一般不分裂,但可貼壁和游走。過(guò)了潛伏期后細胞進(jìn)入旺盛的分裂生長(cháng)期。細胞長(cháng)滿(mǎn)瓶底后要進(jìn)行傳代培養,將一瓶中的細胞消化懸浮后分至兩到三瓶繼續培養。每傳代一次稱(chēng)為“一代”。二倍體細胞一般只能傳幾十代,而轉化細胞系或細胞株則可無(wú)限地傳代下去。轉化細胞可能具有惡性性質(zhì),也可能僅有不死性(Immortality)而無(wú)惡性。
四、凍存及復蘇(可參閱后面有關(guān)章節)為了保存細胞,特別是不易獲得的突變型細胞或細胞株,要將細胞凍存。凍存的溫度一般用液氮的溫度-196℃,將細胞收集至凍存管中加入含保護劑(一般為二甲亞砜或甘油)的培養基,以一定的冷卻速度凍存,最終保存于液氮中。在極低的溫度下,細胞保存的時(shí)間幾乎是無(wú)限的。復蘇一般采用快融方法,即從液氮中取出凍存管后,立即放入37℃水中,使之在一分鐘內迅速融解。然后將細胞轉入培養器皿中進(jìn)行培養。
凍存過(guò)程中保護劑的選用、細胞密度、降溫速度及復蘇時(shí)溫度、融化速度等都對細胞活力有影響。
五、常用儀器設備 無(wú)菌室,超凈工作臺,三重純水蒸餾器,抽氣泵,壓力蒸氣消毒器,電熱恒溫培養箱,培養器具,CO2培養箱,恒溫水浴鍋,倒置顯微鏡,離心機,無(wú)菌過(guò)濾器,洗刷裝置,細胞計數板和電子細胞技術(shù)儀等等。
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