細(xì)胞培養(yǎng)的方法和步驟
細(xì)胞培養(yǎng)可分為原代培養(yǎng)和傳代培養(yǎng)。從供體獲取組織細(xì)胞的首次培養(yǎng)叫原代培養(yǎng)(primary culture)。原代細(xì)胞離體時(shí)間短,具有二倍體遺傳性,在一定程度上反映了體內(nèi)生長(zhǎng)的特性,很適合作藥物測(cè)試、細(xì)胞分化等實(shí)驗(yàn)研究。當(dāng)培養(yǎng)的細(xì)胞增殖達(dá)到一定的密度后,則需要做再培養(yǎng),即將培養(yǎng)的細(xì)胞分散后,從一個(gè)容器以1∶2或其他比率轉(zhuǎn)移到另一個(gè)容器中擴(kuò)大培養(yǎng),為傳代培養(yǎng)(passage culture)。傳代培養(yǎng)的次數(shù)就是細(xì)胞的代數(shù)。
一、原代細(xì)胞培養(yǎng)
原代細(xì)胞培養(yǎng)是從事細(xì)胞培養(yǎng)工作最基本的技術(shù),根據(jù)不同的實(shí)驗(yàn)?zāi)康募皩?shí)驗(yàn)材料,解離或分離的方法和條件各不同。一般常用方法有二:組織塊培養(yǎng)法及單層細(xì)胞培養(yǎng)法。
(一)單層細(xì)胞培養(yǎng)法
【實(shí)驗(yàn)用品】
1.器材 超凈工作臺(tái)、CO2培養(yǎng)箱、普通顯微鏡、倒置相差顯微鏡、水浴箱、離心機(jī)、解剖剪、解剖鑷、眼科剪、培養(yǎng)皿、培養(yǎng)瓶、離心管、吸管、移液管、血細(xì)胞計(jì)數(shù)板、橡皮吸頭、篩網(wǎng)、酒精燈、試管架、酒精瓶、棉球、無(wú)菌服、口罩、帽子等。
2.試劑 RPMI-1640培養(yǎng)液(含小牛血清和青霉素、鏈霉素)、0.25%胰蛋白酶消化液、Hanks液。
3.材料 新生乳鼠。
所有組織都含有一定量的細(xì)胞間質(zhì)(纖維、基質(zhì)等),妨礙細(xì)胞生長(zhǎng)。用酶消化后,能除去間質(zhì),使組織容易分離成單個(gè)細(xì)胞或較小的細(xì)胞團(tuán),接種后細(xì)胞易于生長(zhǎng)。下面以胰蛋白酶消化法原代培養(yǎng)初生乳鼠肺組織為例加以說(shuō)明。
【操作步驟】
1.取材 取新生乳鼠1只,斷髓處死,將尾巴提起,鼠身浸入裝有75%乙醇的燒杯中3s,取出放置在滅菌的培養(yǎng)皿中移入工作臺(tái)內(nèi)。無(wú)菌操作取材。用碘酒、75%乙醇消毒胸廓部位皮膚。在胸廓正中線中位處,用彎頭眼科鑷夾起腹部皮膚,剪開腹腔和胸腔,并剪去部分胸壁以充分暴露胸腔,用眼科鑷輕輕夾起粉紅色肺組織并剪下放入另一培養(yǎng)皿中。用Hanks液清洗,去掉血污。
2.消化與分散組織塊 把組織塊移入無(wú)菌的青霉素瓶中并置于一角,用眼科直剪反復(fù)剪切組織成1mm3大小的小塊,此過(guò)程需15min,再用Hanks液洗滌2或3次,至液體澄清方可。棄去Hanks液,加入5~10倍體積的0.25%胰蛋白酶溶液(pH7.4~7.8),蓋好橡皮塞,置37℃水浴中消化20~30min,消化時(shí)每隔5min搖動(dòng)一次,使組織塊散開。視組織塊變得疏松顏色略變白時(shí),從水浴中取出,在超凈工作臺(tái)中用吸管輕輕吸去消化液,加入2~3ml完全培養(yǎng)基(血清中含有胰蛋白酶抑制劑),以終止消化。然后用吸管反復(fù)吹打,使大部分組織塊分散成細(xì)胞團(tuán)或單個(gè)細(xì)胞狀態(tài),靜置片刻,讓未被消化完的組織自然下沉,然后將上層細(xì)胞懸液移入無(wú)菌離心管中備用。也可使細(xì)胞懸液通過(guò)篩網(wǎng),以去除細(xì)胞混懸液中的細(xì)胞團(tuán),收集過(guò)篩網(wǎng)的單細(xì)胞懸液。
3.細(xì)胞計(jì)數(shù)與活力測(cè)定 離心管平衡后以800g離心5min,棄去上清液,加入適量培養(yǎng)液,用吸管反復(fù)吹打混勻后取樣計(jì)數(shù)和進(jìn)行活率測(cè)定。細(xì)胞計(jì)數(shù)與活力測(cè)定方法見(jiàn)第3章第二節(jié)。
4.接種培養(yǎng) 在培養(yǎng)瓶的側(cè)面做好標(biāo)記:培養(yǎng)物的名稱、組號(hào)和日期。接種時(shí),在25ml培養(yǎng)瓶中先加入1.5ml培養(yǎng)液,再接種1ml細(xì)胞懸液,用吸管輕輕混勻細(xì)胞后加蓋瓶塞。持瓶做上下、左右十字形晃動(dòng)后,移入37℃、5%CO2培養(yǎng)箱中開放培養(yǎng)。接種細(xì)胞數(shù)與細(xì)胞類型、活力有關(guān),單層細(xì)胞培養(yǎng)接種濃度一般為1×105~1×106/ml細(xì)胞懸液。細(xì)胞活力好的,細(xì)胞接種數(shù)可少一些;胚胎細(xì)胞接種數(shù)較少,而分化程度高的二倍體細(xì)胞接種濃度要高些。
(二)組織塊培養(yǎng)法
組織塊培養(yǎng)是常用的簡(jiǎn)便易行和成功率較高的原代培養(yǎng)方法。把組織塊切割成0.5~1mm3的小塊后,由于組織塊體積很小,在不加任何黏著劑的情況下,它們也能貼附于瓶壁上,然后細(xì)胞自組織塊邊緣向外長(zhǎng)出生長(zhǎng)暈,最后連接成片形成單層細(xì)胞。
【實(shí)驗(yàn)用品】 同(一)單層細(xì)胞培養(yǎng)法。
【操作步驟】
1.取材 從動(dòng)物體內(nèi)取材方法與單層細(xì)胞培養(yǎng)取材相同。將取出的組織(肝、腎或肺)移入無(wú)菌的培養(yǎng)皿中,用Hanks液沖洗,去除血污。把組織塊移入無(wú)菌的青霉素瓶中并置于一角,用眼科直剪反復(fù)剪切組織成0.5~1mm3的小塊,再用吸管加2或3滴細(xì)胞培養(yǎng)液,用吸管輕輕吹打,使組織塊懸浮在培養(yǎng)液中。
2.接種培養(yǎng) 用吸管分次吸取組織塊懸液,吸取時(shí)注意讓組織塊吸在吸管端部,以免吸得過(guò)高,黏附管壁而丟失。將組織塊均勻排在培養(yǎng)瓶底壁上,翻轉(zhuǎn)培養(yǎng)瓶,加入2~3ml培養(yǎng)液,塞緊瓶塞,做好標(biāo)記置于37℃培養(yǎng)箱中2~3h后,待組織塊略干燥能牢固貼于瓶壁上時(shí),再緩慢地將培養(yǎng)瓶翻轉(zhuǎn),使培養(yǎng)液浸泡組織塊,繼續(xù)靜止培養(yǎng)。
3.觀察 靜止培養(yǎng)2~3d后,每天小心取出培養(yǎng)瓶置于倒置相關(guān)顯微鏡下觀察,已貼壁的組織塊邊緣有細(xì)胞長(zhǎng)出。隨后逐漸出現(xiàn)細(xì)胞分裂,細(xì)胞數(shù)量增多??筛鶕?jù)培養(yǎng)液顏色變化,補(bǔ)加和更換培養(yǎng)液,同時(shí)注意吸除漂浮的組織塊。細(xì)胞生長(zhǎng)良好時(shí),10~15d可長(zhǎng)成致密單層,這時(shí)可進(jìn)行傳代培養(yǎng)。
二、細(xì)胞傳代培養(yǎng)
代培養(yǎng)細(xì)胞在瓶壁匯合后,需進(jìn)行分離再培養(yǎng),否則正常細(xì)胞因生存空間不足或細(xì)胞密度過(guò)大,致?tīng)I(yíng)養(yǎng)不足而引起細(xì)胞衰老、停止生長(zhǎng)甚至死亡。為了維持細(xì)胞的存活與生長(zhǎng),必須將原代培養(yǎng)瓶?jī)?nèi)細(xì)胞分離、稀釋接種到新的培養(yǎng)瓶?jī)?nèi)繼續(xù)擴(kuò)大培養(yǎng)即傳代培養(yǎng)。貼附型細(xì)胞與懸浮型細(xì)胞傳代方式不同:貼附型細(xì)胞用酶消化方法傳代,而懸浮型細(xì)胞可直接或離心傳代。
【實(shí)驗(yàn)用品】
1.器材 普通顯微鏡、倒置相差顯微鏡、培養(yǎng)瓶、離心管、吸管、移液管、橡皮吸頭、酒精燈、試管架、乙醇瓶、棉球等。
2.試劑 RPMI-1640培養(yǎng)液(含小牛血清和青、鏈霉素)、0.25%胰蛋白酶消化液、Hanks液。
3.材料 原代培養(yǎng)的乳鼠肺細(xì)胞。
【操作步驟】
1.貼壁細(xì)胞的傳代
(1)洗細(xì)胞:取已生長(zhǎng)成致密單層的乳鼠原代培養(yǎng)肺細(xì)胞,倒去培養(yǎng)液,加入2~3ml Hanks液,輕輕振蕩漂洗細(xì)胞后傾去,以去除殘留的血清和衰老脫落的細(xì)胞及其碎片。
(2)消化:加入適量胰蛋白酶消化液浸泡細(xì)胞表面,倒置相差顯微鏡下觀察細(xì)胞,當(dāng)大部分細(xì)胞變成圓球形、細(xì)胞成片收縮、細(xì)胞間隙增大時(shí)可倒去消化液,加基礎(chǔ)培養(yǎng)液或Hanks 1ml終止消化,用吸管有序地吹打瓶壁細(xì)胞,將消化下來(lái)的細(xì)胞于離心管中800g離心5min以去除酶液。
(3)接種:離心沉淀細(xì)胞后加海里完全培養(yǎng)液,混勻,分別接種到2~3個(gè)新的培養(yǎng)瓶?jī)?nèi)。每瓶補(bǔ)加培養(yǎng)液至5ml,37℃、5%CO2培養(yǎng)箱中培養(yǎng)。
注意事項(xiàng):消化液作用多層細(xì)胞時(shí),鏡下出現(xiàn)蜘蛛網(wǎng)狀時(shí),立即終止消化;加消化液后,若2min內(nèi)出現(xiàn)細(xì)胞脫落時(shí),示消化過(guò)頭;消化過(guò)程中見(jiàn)大片細(xì)胞脫落,示消化過(guò)頭;消化過(guò)頭時(shí)切勿倒去多余消化液,需加入等量的培養(yǎng)液吹打。
2.懸浮細(xì)胞的傳代
(1)直接傳代:讓懸浮細(xì)胞慢慢沉淀在瓶底后,將上清液吸掉1/3~1/2,用吸管吹打形成細(xì)胞懸液后,再傳代。
(2)離心傳代:在超凈工作臺(tái)內(nèi)用吸管將培養(yǎng)瓶中的細(xì)胞吹打均勻,尤其是將那些半貼壁的細(xì)胞吹打起來(lái);吸入離心管中,蓋緊蓋子,與另一離心管平衡后800g離心5min;回到超凈工作臺(tái)內(nèi),棄去上清液,加入適量新培養(yǎng)液,用吸管打勻,制成懸液后接種培養(yǎng)。
(3)若只為了保留細(xì)胞,則吸取少量細(xì)胞懸液至另一瓶中,加入適量新培養(yǎng)液即可,不必經(jīng)離心步驟。
三、細(xì)胞的凍存與復(fù)蘇
長(zhǎng)期傳代的細(xì)胞在暫時(shí)不用時(shí)可以用低溫冷凍的方法保存,復(fù)蘇后仍然可保持其原有的生物學(xué)特性和增殖活性。
【實(shí)驗(yàn)用品】
1.器材 同細(xì)胞培養(yǎng),液氮罐,無(wú)菌細(xì)胞凍存管。
2.試劑 二甲基亞砜(dimathyl sulfoxide,DMSO),培養(yǎng)液、小牛血清、0.25%胰蛋白酶消化液。
3.材料 培養(yǎng)的HeLa細(xì)胞株。
【操作步驟】
1.細(xì)胞凍存
(1)選對(duì)數(shù)生長(zhǎng)期細(xì)胞(必須證明無(wú)支原體污染),在收集細(xì)胞前24h換液1次。
(2)按前述方法將培養(yǎng)細(xì)胞制成細(xì)胞懸液,計(jì)數(shù)使細(xì)胞達(dá)5×106/ml左右密度,離心去上清,用1ml完全培養(yǎng)基重懸細(xì)胞,分裝2個(gè)無(wú)菌管。
(3)用含20%小牛血清的培養(yǎng)液配制的20%DMSO凍存液,按與細(xì)胞懸液相同的量(0.5ml)一滴一滴地加入細(xì)胞無(wú)菌細(xì)胞凍存管中(DMSO的終濃度為10%),然后用吸管輕輕吹打令細(xì)胞懸浮。
(4)將凍存管置入紗布袋中,標(biāo)明細(xì)胞名稱和凍存日期。
(5)將細(xì)胞凍存管置4℃冰箱30min→-20℃冰箱30min→-70℃冰箱30min→液氮表面過(guò)夜,最后投入液氮中。
2.細(xì)胞復(fù)蘇
(1)從液氮罐中取出細(xì)胞凍存管,迅速放入37℃水浴1~2min,使之融化。
(2)用70%乙醇消毒管中后,用吸管吸收細(xì)胞懸液,注入離心管中再滴加5~10ml基礎(chǔ)培養(yǎng)液。
(3)800g,離心5min,棄上清,加入完全培養(yǎng)基后裝入培養(yǎng)瓶,37℃、5%CO2培養(yǎng)箱中常規(guī)培養(yǎng)。
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