【科研笔记】细胞基础培养(上)

学术   2025-01-06 21:20   上海  
徐琦老师“科研笔记”专题
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细胞培养(cell culture)是指在体外模拟体内环境(无菌、适宜温度、酸碱度和一定营养条件等),使之生存、生长、繁殖并维持主要结构和功能的一种方法。对于科研狗每天到实验室第一件事就是看看自己的心肝宝贝儿“细胞”怎么样了,有没有发生污染之类的事情,就像老母亲每天睁眼看一眼孩子,发现孩子生病了一样着急,那么如何发现细胞污染呢?何种污染呢?以及在细胞层面上又有哪些小Tips呢?快来跟我一起看看吧!



微生物污染



  • 细菌

    • 特征:

      • 细菌污染时细胞培养基可能呈黄色/白色浑浊

      • 有时稍加震荡,便会有很多混浊物漂起

      • 在显微镜下或成黑色细沙状,或背景有大量黑点

      • 可能造成细胞增殖缓慢或型态上的改变(多角、多核等),细胞质中产生空泡、细胞不附着

  • 真菌

    • 酵母菌(出芽生殖)、霉菌

    • 特征:

      • 类似棉花絮的漂浮物可能是真菌污染

      • 早期并不会使得培养基变浑浊,但在显微镜下可观察到菌丝体。真菌形成的菌丝呈丝状,管状、树枝状、串珠状。

      • 若是念珠菌会呈卵圆状,在细胞周边生长

      • 酵母菌等,当其行出芽生殖时可从一大一小的连体结构识别

      • 细胞被污染后,仍可生长,长时间细胞的活力状态会变差(一周左右)

      • 梅雨季时的污染率会提高

  • 支原体

    • 革兰染色为阴性,0.15-0.3um,光学显微镜难以辨识

    • 大部分支原体繁殖速度比细菌慢,对青霉素类的抗生素不敏感

    • 支原体污染时细胞培养基可能依然清澈或呈微黄色

    • 广泛存在于人和动物体内,消毒不完全的器具也易带入支原体

    • 影响到细胞形态、增殖、基因表达蛋白合成及代谢反应

    • 抽取核酸与蛋白可有高达30-50%为支原体来源,造成结果偏差

  • 黑胶虫

    • 培养基不浑浊

    • 通常观察到小黑点在培养基中活跃游动或原地颤动,打转

    • 黑胶虫在镜下的典型特征呈卵圆状、球状、杆状等,往往传代会出现黑胶虫污染,并且与细胞呈现此消彼长的现象;具有细胞毒性,可引起细胞生长迟缓或破解凋亡

    • 目前科学界对黑胶虫的身份并无定论。Dr.cell目前检测的黑胶虫样本,62%为细菌,38%为支原体。

  • 病毒

    • 在显微镜下能明显观察到细胞碎片增多、肿大、圆缩、脱落等病态变形,可能在培养基中出现大量悬浮聚集。严重时可在细胞单层上观察到局部破损空斑

    • 因为需种属配对才能增值,病毒污染概率相对较低

    • 品质不好的血清、胰酶可能带有动物来源的病毒

  • 细胞株交叉感染

    • 不同细胞株分盘时,共享一瓶培养基

    • 枪头、移液管忘记更换,而造成不同细胞株间的混合污染

    • 实验操作人员误写错误的细胞株名称,例如传代时的培养皿、冻存时的冷冻小管等。

    • 大部分的科学期刊已要求如有用到细胞做实验,均需附上“细胞鉴定报告”才可能发表文章。




细胞层面




  • 人为选择/突变

    • 细胞在体外培养时,实际持续经受着人为的选择,如:

      • 胰酶消化是一种反复的人为选择过程,易消化的细胞才会被传代

      • 过度的分化及刺激可能造成细胞异常的突变。如HeLa cell虽然还保有人的基因序列,但曾被观察到染色体数有异常增加(有观察到70-90条染色体的案例)

      • hES细胞株已被证实原位癌基因随着代数增加易有突变产生

    • 应建立细胞种子库(Seed Stock)与工作库(Working Stock),并定期安排身分鉴定

  • 老化

    • 特征

      • 增殖变慢、细胞异常增大或出现多核现象

      • 不会死亡,但胞内小体变多

    • 造成原因:

      • 自然老化

      • 传代时间过久

      • 培养基失效

      • 细胞因子刺激

  • 细胞复苏

    • 复苏方法:快速将细胞液化冻,离心去除上清,加入预热的培养基重悬(上清中有DMSO对细胞有毒害作用,不能长期共存)

  • 冻存

    • 慢冻快融

      • 快冻时细胞内形成的冰晶对细胞有伤害

    • 冻存方法1:将冻存管放入梯度冻存盒然后保存至-80摄氏度过夜

    • 冻存方法2:4度冰箱放置30min,转移至-20度放置1h(不能超过1h,冰晶对细胞伤害),最移至-80度过夜,第二天取出放入液氮罐

  • 细胞传代

    • 细胞的融合度过高才进行传代,会造成细胞聚集而不再是单层细胞,细胞可能会产生老化现象。重新铺盘后会容易出现细胞堆积,细胞间有空隙等情况

    • 融合度达到80%,即可分盘

    • 细胞与细胞之间会有黏附及通信的作用发生(Cell-Cell Adhesion and Communication )参与细胞的识别,细胞的活化和信号转导,并且增殖时会分泌能够促进生长的生长因子形成有利于生长的环境,一旦传代密度过低会造成增殖速度迟缓或死亡。

    • 细胞传代时,要确实的执行细胞计数,确保铺盘的密度


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