在細(xì)胞培養(yǎng)中,細(xì)胞聚團(tuán)是一個(gè)常見且復(fù)雜的問題,它可能會(huì)影響細(xì)胞正常的生長、形態(tài)和功能,甚至降低實(shí)驗(yàn)結(jié)果的可靠性,給研究人員帶來不少困擾。
本期細(xì)胞學(xué)堂將深入探討細(xì)胞聚團(tuán)對(duì)細(xì)胞培養(yǎng)的影響,分析細(xì)胞聚團(tuán)形成的常見原因,并為您提供相應(yīng)的解決方法,旨在助您優(yōu)化細(xì)胞培養(yǎng)條件,提高實(shí)驗(yàn)的成功率。
細(xì)胞聚團(tuán)對(duì)細(xì)胞培養(yǎng)的影響
01
抑制細(xì)胞的生長和增殖
聚團(tuán)的形成限制了細(xì)胞之間的營養(yǎng)和氧氣交換,導(dǎo)致部分細(xì)胞因缺乏足夠的養(yǎng)分而無法進(jìn)行正常的生長和分裂。此外,聚團(tuán)細(xì)胞的生長狀態(tài)往往不均勻,有的細(xì)胞增殖旺盛,有的細(xì)胞則處于休眠狀態(tài)或?yàn)l臨死亡。
02
改變細(xì)胞形態(tài)和功能
細(xì)胞在聚團(tuán)后通常會(huì)失去正常的粘附狀態(tài),這可能對(duì)其功能表現(xiàn)產(chǎn)生不良影響,如分泌能力和代謝活性等。在需要細(xì)胞與基質(zhì)或其他細(xì)胞相互作用的實(shí)驗(yàn)中,聚團(tuán)的存在可能會(huì)干擾這些生物學(xué)過程。
03
降低實(shí)驗(yàn)結(jié)果的可靠性
聚團(tuán)可能導(dǎo)致細(xì)胞行為的不一致性,從而影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果的可重復(fù)性。在藥物篩選或功能研究中,聚團(tuán)可能會(huì)改變細(xì)胞對(duì)藥物的反應(yīng),產(chǎn)生假陽性或假陰性結(jié)果,進(jìn)而降低研究結(jié)論的準(zhǔn)確性。
04
影響后續(xù)實(shí)驗(yàn)操作
在細(xì)胞傳代過程中,聚團(tuán)的存在使操作變得困難,增加細(xì)胞損傷的風(fēng)險(xiǎn)。此外,聚團(tuán)還可能導(dǎo)致細(xì)胞死亡率上升,從而影響細(xì)胞的整體狀態(tài)。
細(xì)胞聚團(tuán)常見原因和解決方法
細(xì)胞本身特性
對(duì)于初次接觸細(xì)胞培養(yǎng)的新手來說,他們可能對(duì)懸浮細(xì)胞的理解局限于細(xì)胞以單顆獨(dú)立的狀態(tài)懸浮于培養(yǎng)基中。但實(shí)際上,有一類懸浮細(xì)胞,它們由于自身的生長特性,常會(huì)以聚團(tuán)的形式生長。例如,AtT-20細(xì)胞在正常生長過程中,會(huì)自然以聚大團(tuán)的形式懸浮生長(如圖1所示);而U2932細(xì)胞常以聚小團(tuán)的形式懸浮生長(如圖2所示)。對(duì)于此類細(xì)胞,在初次培養(yǎng)時(shí),建議參照權(quán)-威數(shù)據(jù)庫細(xì)胞正常生長圖片,了解并熟悉其易聚團(tuán)生長的特性,無需做特殊處理。
圖1. AtT-20細(xì)胞聚大團(tuán)生長
圖2. U2932細(xì)胞聚小團(tuán)生長
對(duì)于無血清懸浮培養(yǎng)的細(xì)胞株(如HEK 293F和CHO-S),其在高密度培養(yǎng)時(shí),細(xì)胞也容易出現(xiàn)聚團(tuán)生長(如圖3所示)。高密度時(shí)聚團(tuán)生長容易引起細(xì)胞過早死亡,最終導(dǎo)致蛋白表達(dá)產(chǎn)量顯著降低。為解決此類問題,可在培養(yǎng)基中添加適當(dāng)?shù)?strong style="-webkit-tap-highlight-color: transparent; margin: 0px; padding: 0px; outline: 0px; max-width: 100%; box-sizing: border-box !important; overflow-wrap: break-word !important;">抗細(xì)胞結(jié)團(tuán)劑,能有效改善細(xì)胞聚團(tuán)情況(如圖4所示),同時(shí)延長細(xì)胞在高密度培養(yǎng)條件下的高活率持續(xù)時(shí)間,進(jìn)而提升蛋白表達(dá)產(chǎn)量。
圖3. CHO-S細(xì)胞未加
抗細(xì)胞結(jié)團(tuán)劑
圖4. CHO-S細(xì)胞加入
抗細(xì)胞結(jié)團(tuán)劑
細(xì)胞受到刺激
在培養(yǎng)貼壁不牢的細(xì)胞(如HEK 293系列)時(shí),若細(xì)胞受到外界刺激(如換液時(shí)未預(yù)熱培養(yǎng)基、PBS或細(xì)胞受到震蕩等),可能會(huì)導(dǎo)致細(xì)胞脫落,聚團(tuán)漂浮。另外,如購買細(xì)胞時(shí)選擇常溫運(yùn)輸發(fā)貨,細(xì)胞在到貨時(shí)也可能出現(xiàn)脫落,聚團(tuán)漂浮的情況。針對(duì)此類問題,可以通過收集聚團(tuán)漂浮的細(xì)胞,經(jīng)過適當(dāng)消化后,重新接種進(jìn)行培養(yǎng)。
大鼠背根神經(jīng)元細(xì)胞是一株貼壁生長的細(xì)胞,在常溫運(yùn)輸過程中同樣可能因?yàn)檫\(yùn)輸刺激,導(dǎo)致細(xì)胞聚團(tuán)漂?。ㄈ鐖D5所示)。在高倍鏡下觀察細(xì)胞團(tuán)塊,大部分細(xì)胞是透亮光滑的(若不確定聚團(tuán)細(xì)胞的存活狀態(tài),可將細(xì)胞團(tuán)消化成細(xì)胞懸液,用臺(tái)盼藍(lán)染色判斷死活細(xì)胞的比例),收集聚團(tuán)細(xì)胞后用胰酶消化,重新鋪板,經(jīng)過24 h的培養(yǎng),細(xì)胞開始貼壁,形態(tài)逐漸伸展開,繼續(xù)培養(yǎng)2天后,細(xì)胞形態(tài)恢復(fù)正常。
圖5. 大鼠背根神經(jīng)元細(xì)胞常溫運(yùn)輸后的聚團(tuán)處理
消化不當(dāng)
在貼壁細(xì)胞的傳代過程中,消化不當(dāng)與傳代后細(xì)胞聚團(tuán)生長的現(xiàn)象密切相關(guān)。如果消化液的濃度過高或消化時(shí)間過長,細(xì)胞可能會(huì)受損,其正常的粘附能力會(huì)受到影響,進(jìn)而容易導(dǎo)致細(xì)胞聚團(tuán)。相反,如果消化時(shí)間過短,貼壁細(xì)胞只是大片地從培養(yǎng)皿底部脫落,而細(xì)胞間的粘附仍然較強(qiáng)。此時(shí)即便使用移液槍輕柔吹打,也難以將細(xì)胞團(tuán)塊分散成單細(xì)胞懸液。這種消化不足的細(xì)胞懸液接種的細(xì)胞更易傾向于聚團(tuán)生長。
為了應(yīng)對(duì)因消化不當(dāng)導(dǎo)致的細(xì)胞聚團(tuán)問題,我們需要對(duì)培養(yǎng)的細(xì)胞消化時(shí)間進(jìn)行更為精準(zhǔn)的掌控。既要確保細(xì)胞能夠充分解離,又要避免對(duì)細(xì)胞狀態(tài)造成影響。如果在傳代后發(fā)現(xiàn)細(xì)胞呈現(xiàn)聚團(tuán)生長,且細(xì)胞狀態(tài)良好的前提下,可以將細(xì)胞進(jìn)行消化處理,以獲得單細(xì)胞懸液并重新進(jìn)行接種鋪板。
血清影響
不同品牌的血清在成分上存在差異,尤其是生長因子的含量,這種差異可能會(huì)對(duì)細(xì)胞的粘附能力和生長狀態(tài)產(chǎn)生影響,進(jìn)而引發(fā)細(xì)胞聚團(tuán)的現(xiàn)象。此外,即使是同一品牌的不同批次血清,也可能因質(zhì)量波動(dòng)而對(duì)細(xì)胞狀態(tài)產(chǎn)生影響,使細(xì)胞更容易聚集。因此,在培養(yǎng)對(duì)血清敏感的細(xì)胞時(shí),應(yīng)盡量避免更換血清品牌和生產(chǎn)批次。如果確實(shí)需要更換血清,建議采取逐步替換的方式,這樣可以顯著提高血清替換的成功率,并降低細(xì)胞生長過程中出現(xiàn)聚團(tuán)的風(fēng)險(xiǎn)。
普諾賽®抗細(xì)胞結(jié)團(tuán)劑
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