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體外培養(yǎng)的概念
一、基本概念 體外培養(yǎng)(in vitro culture),就是將活體結(jié)構(gòu)成分或活的個(gè)體從體內(nèi)或其寄生體內(nèi)取出,放在類似于體內(nèi)生存環(huán)境的體外環(huán)境中,讓其生長和發(fā)育的方法。
組織培養(yǎng):是指從生物體內(nèi)取出活的組織(多指組織塊)在體外進(jìn)行培養(yǎng)的方法。
細(xì)胞培養(yǎng):是指將活細(xì)胞(尤其是分散的細(xì)胞)在體外進(jìn)行培養(yǎng)的方法。
器官培養(yǎng):是指從生物體內(nèi)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(yǎng)的方法。
二、體內(nèi)、外細(xì)胞的差異和分化
1、差異:細(xì)胞離體后,失去了神經(jīng)體液的調(diào)節(jié)和細(xì)胞間的相互影響,生活在缺乏動態(tài)平衡相對穩(wěn)定環(huán)境中時(shí)間久了,易發(fā)生如下變化:分化現(xiàn)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(zhuǎn)化獲得不死性,變成可無限生長的連續(xù)細(xì)胞系或惡性細(xì)胞系。因此,培養(yǎng)中的細(xì)胞可視為一種在特定的條件下的細(xì)胞群體,它們既保持著與體內(nèi)細(xì)胞相同的基本結(jié)構(gòu)和功能,也有一些不同于體內(nèi)細(xì)胞的性狀。實(shí)際上從細(xì)胞一旦被置于體外培養(yǎng)后,這種差異就開始發(fā)生了。
2、分化:體外培養(yǎng)的細(xì)胞分化能力并未*喪失,只是環(huán)境的改變,細(xì)胞分化的表現(xiàn)和在體內(nèi)不同。細(xì)胞是否表現(xiàn)分化,關(guān)鍵在于是否存在使細(xì)胞分化的條件,如Friend細(xì)胞(小鼠紅白血病細(xì)胞)在一定的因素作用下可以合成血紅蛋白,血管內(nèi)皮細(xì)胞在類似基膜物質(zhì)底物上培養(yǎng)時(shí)能長成血管狀結(jié)構(gòu),雜交瘤細(xì)胞能產(chǎn)生特異的單克隆抗體,這些均屬于細(xì)胞分化行為。
細(xì)胞培養(yǎng)的一般過程
一、準(zhǔn)備工作 準(zhǔn)備工作對開展細(xì)胞培養(yǎng)異常重要,工作量也較大,應(yīng)給予足夠的重視,推備工作中某一環(huán)節(jié)的疏忽可導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)失敗或無法進(jìn)行。準(zhǔn)備工作的內(nèi)容包括器皿的清洗、干燥與消毒,培養(yǎng)基與其他試劑的配制、分裝及滅菌,無菌室或超凈臺的清潔與消毒,培養(yǎng)箱及其他儀器的檢查與調(diào)試。
二、取材 在無菌環(huán)境下從機(jī)體取出某種組織細(xì)胞(視實(shí)驗(yàn)?zāi)康亩ǎ?,?jīng)過一定的處理(如消化分散細(xì)胞、分離等)后接入培養(yǎng)器血中,這一過程稱為取材。如是細(xì)胞株的擴(kuò)大培養(yǎng)則無取材這一過程。機(jī)體取出的組織細(xì)胞的培養(yǎng)稱為原代培養(yǎng)。
理論上講各種動物和人體內(nèi)的所有組織都可以用于培養(yǎng),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(yǎng),分化程度低的組織比分化高的容易培養(yǎng),腫瘤組織比正常組織容易培養(yǎng)。取材后應(yīng)立即處理,盡快培養(yǎng),因故不能馬上培養(yǎng)時(shí),可將組織塊切成黃豆般大的小塊,置4℃的培養(yǎng)液中保存。取組織時(shí)應(yīng)嚴(yán)格保持無菌,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(xì)胞時(shí)容易帶菌,為減少污染可用抗菌素處理。
三、培養(yǎng) 將取得的組織細(xì)胞接入培養(yǎng)瓶或培養(yǎng)板中的過程稱為培養(yǎng)。如系組織塊培養(yǎng),則直接將組織塊接入培養(yǎng)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(yǎng)基。如系細(xì)胞培養(yǎng),一般應(yīng)在接入培養(yǎng)器皿之前進(jìn)行細(xì)胞計(jì)數(shù),按要求以一定的量(以每毫升細(xì)胞數(shù)表示)接入培養(yǎng)器皿并直接加入培養(yǎng)基。細(xì)胞進(jìn)入培養(yǎng)器皿后,立即放入培養(yǎng)箱中,使細(xì)胞盡早進(jìn)入生長狀態(tài)。
正在培養(yǎng)中的細(xì)胞應(yīng)每隔一定時(shí)間觀察一次,觀察的內(nèi)容包括細(xì)胞是否生長良好,形態(tài)是否正常,有無污染,培養(yǎng)基的PH是否太酸或太堿(由酚紅指示劑指示),此外對培養(yǎng)溫度和CO2濃度也要定時(shí)檢查。
原代培養(yǎng)一般有一段潛伏期(數(shù)小時(shí)到數(shù)十天不等),在潛伏期細(xì)胞一般不分裂,但可貼壁和游走。過了潛伏期后細(xì)胞進(jìn)入旺盛的分裂生長期。細(xì)胞長滿瓶底后要進(jìn)行傳代培養(yǎng),將一瓶中的細(xì)胞消化懸浮后分至兩到三瓶繼續(xù)培養(yǎng)。每傳代一次稱為“一代”。二倍體細(xì)胞一般只能傳幾十代,而轉(zhuǎn)化細(xì)胞系或細(xì)胞株則可無限地傳代下去。轉(zhuǎn)化細(xì)胞可能具有惡性性質(zhì),也可能僅有不死性(Immortality)而無惡性。
四、凍存及復(fù)蘇(可參閱后面有關(guān)章節(jié))為了保存細(xì)胞,特別是不易獲得的突變型細(xì)胞或細(xì)胞株,要將細(xì)胞凍存。凍存的溫度一般用液氮的溫度-196℃,將細(xì)胞收集至凍存管中加入含保護(hù)劑(一般為二甲亞砜或甘油)的培養(yǎng)基,以一定的冷卻速度凍存,zui終保存于液氮中。在極低的溫度下,細(xì)胞保存的時(shí)間幾乎是無限的。復(fù)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(nèi)迅速融解。然后將細(xì)胞轉(zhuǎn)入培養(yǎng)器皿中進(jìn)行培養(yǎng)。
凍存過程中保護(hù)劑的選用、細(xì)胞密度、降溫速度及復(fù)蘇時(shí)溫度、融化速度等都對細(xì)胞活力有影響。
五、常用儀器設(shè)備 無菌室,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(yǎng)箱,培養(yǎng)器具,CO2培養(yǎng)箱,恒溫水浴鍋,倒置顯微鏡,離心機(jī),無菌過濾器,洗刷裝置,細(xì)胞計(jì)數(shù)板和電子細(xì)胞技術(shù)儀等等。
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