一.培養(yǎng)細胞生長過程:潛伏期→指數(shù)增生期→停滯期
1.1 潛伏期(latent phase)
細胞接種后,先經(jīng)過一個在培養(yǎng)液中呈懸浮狀態(tài)的懸浮期.此時,細胞質(zhì)回縮, 胞體呈圓球形.然后細胞貼附于載體表面,稱貼壁,懸浮期結束. 細胞貼壁速度與細胞種類, 培養(yǎng)基成分,載體的理化性質(zhì)等密切相關。一般情況下,原代培養(yǎng)細胞貼壁速度慢,可達10-24 小時或更多, 而傳代細胞系貼壁速度快, 通常10-30 分鐘即可貼壁。細胞貼壁后還需經(jīng)過一個潛伏階段,才進入生長和增殖期.原代培養(yǎng)細胞潛伏期長,約24-96 小時或更長, 連續(xù)細胞系和腫瘤細胞潛伏期短,僅需6-24 小時。
1.2 指數(shù)增生期(logarithmic growth phase)
這是細胞增殖**旺盛的階段,分裂相細胞增多。指數(shù)增生期細胞分裂相數(shù)量可作為判定細胞生長是否旺盛的一個重要標志。通常以細胞分裂相指數(shù)(Mitotic index, MI)表示,即細胞群中每1000 個細胞中的分裂相數(shù)。一般細胞的分裂指數(shù)介于0.1%-0.5%,原代細胞分裂指數(shù)較低,而連續(xù)細胞和腫瘤細胞分裂相指數(shù)可高達3%-5%。指數(shù)增生期的細胞活力**好時期,是進行各種實驗**佳時期,也是凍存細胞的**好時機。在接種細胞數(shù)量適宜情況下,指數(shù)增生期持續(xù)3-5 天后,隨著細胞數(shù)量不斷增多、生長空間減少,**后細胞相互接觸匯合成片。正常細胞相互接觸后能抑制細胞運動,這種現(xiàn)象稱接觸抑制現(xiàn)象(contact inhibition)。而惡性腫瘤細胞無接觸抑制現(xiàn)象,能繼續(xù)移動和增殖,導致細胞向三維空間擴展,使細胞發(fā)生堆積(piled up)。細胞接觸匯合成片后,雖然發(fā)生接觸抑制,但只要營養(yǎng)充分,細胞仍能進行增殖分裂,因此細胞數(shù)仍然在增多。但是,當細胞密度進一步增大,培養(yǎng)液中營養(yǎng)成分減少,代謝產(chǎn)物增多時,細胞因營養(yǎng)枯竭和代謝產(chǎn)物的影響,導致細胞分裂停止,這種現(xiàn)象稱密度抑制現(xiàn)象(Density Inhibition)。
1.3 停滯期(Stagnate phase)
細胞數(shù)量達到飽和密度后,如不及時進行傳代,細胞就會停止增殖,進入停止期。此時細胞數(shù)持平,故也稱平臺期(Plateau phase)。停滯期細胞雖不增殖,但仍有代謝活動。如不進行分離傳代,細胞會因培養(yǎng)液中營養(yǎng)耗盡、代謝產(chǎn)物積聚、pH 下降等因素中毒,出現(xiàn)形態(tài)改變,貼壁細胞會脫落,嚴重的會發(fā)生死亡。
為了維持細胞的存活和生長,必須進行再培養(yǎng),即將原培養(yǎng)瓶內(nèi)細胞分離、稀釋、接種到新培養(yǎng)瓶內(nèi)繼續(xù)擴大培養(yǎng)。
二.細胞傳代方法
根據(jù)細胞生長特點,傳代方法有3種
2.1懸浮生長細胞傳代
多采用離心法傳代。1000轉(zhuǎn)/分,20-30秒后去上清。沉淀細胞加新培養(yǎng)液后再混勻傳代。亦有直接傳代法,即懸浮細胞沉淀在瓶壁時,將上清培養(yǎng)液去除1/2-1/3,然后用吸管直接吹打形成細胞懸液再傳代。本實驗采用此法。
2.2半懸浮生長細胞傳代
此類細胞部分呈現(xiàn)貼壁生長現(xiàn)象,但貼壁不牢,可用直接吹打法使細胞從瓶壁上脫落下來,進行傳代。直接吹打?qū)Υ祟惣毎袚p傷,亦可采用酶消化法傳代。
2.3貼壁生長細胞傳代
必須采用酶消化法。常用的消化液有0.05%~0.25%的胰蛋白酶液,0.1%的胰蛋白酶和0.02%的EDTA(1:2~1:4)的混合消化液,等等
三.培養(yǎng)細胞常規(guī)檢查
細胞接種或傳代后,要定時對細胞做常規(guī)檢查,如觀察培養(yǎng)液pH(顏色變化)、清亮度(是否污染)和細胞生長狀態(tài)等,隨時掌握細胞動態(tài)變化,發(fā)現(xiàn)異常情況及時對癥處理。
1. 營養(yǎng)液pH值:新鮮的RPMI-1640培養(yǎng)液呈橙紅色(pH7.2左右),適合多數(shù)細胞生長。細胞生長旺盛、代謝產(chǎn)生酸性物質(zhì)積累增多,營養(yǎng)液酸化變黃,pH值下降;若培養(yǎng)瓶瓶塞刷洗不潔,殘留堿性物質(zhì),致營養(yǎng)液pH值升高,顏色變紫紅色。兩種變化均對細胞生長不利。采用5%CO2與95%空氣混合氣體,37℃條件培養(yǎng)細胞,可使培養(yǎng)液pH值在一定時間內(nèi)保持在pH7.2左右。更換營養(yǎng)液的時間可依靠營養(yǎng)物消耗而定,一般情況下,每周換液兩次,每次換半量或1/3量。
2.微生物污染及排除
污染包括微生物污染、細菌污染、霉菌污染、支原體污染、病毒污染(參閱有關參考書)
其排除,良好的無菌操作技術是控制污染的基礎。污染時shou先找出污染原因。針對不同原因有相應的處理方法(在此不詳述)。但目前任何處理的方法均對細胞有損傷,所以還應著重污染的預防。
3.細胞交叉污染及排除
由于在細胞培養(yǎng)操作過程中,多種細胞培養(yǎng)同時進行時,器材和培養(yǎng)用液混雜易導致細胞交叉污染。這種污染是細胞形態(tài)和生物學特性發(fā)生變化,某些變化不易察覺。導致細胞不純。
防止交叉污染的措施主要有:器材做好專門標記,培養(yǎng)液公用時,吸管使用分開!
4.化學物質(zhì)污染及排除
主要為殘存洗滌劑、細胞殘余、解體的微生物等。鼓細胞實驗所用全部實驗器材都要嚴格清洗。
5.健康細胞與衰老細胞
光鏡下生長狀態(tài)良好的細胞均質(zhì)、明亮、透明度大、折光性強,相差顯微鏡下可以看清細胞的形態(tài)結構,細胞質(zhì)中有粗大的線粒體顆粒和核。在細胞衰老,機能不良時,細胞質(zhì)中常出現(xiàn)黑色顆粒、空泡或脂滴,細胞間空隙加大,細胞形態(tài)變得不規(guī)則或失去原有特性。#p#分頁標題#e##p#分頁標題#e#
四.培養(yǎng)細胞的生物學檢查和鑒定
一旦培養(yǎng)的細胞生長成為形態(tài)上單一的細胞群和細胞系(株)后,無論是使用它進行研究工作,還是做建系(株)工作,都需要全面了解這些細胞的生物學特性。檢查項目一般有以下內(nèi)容:
4.1細胞形態(tài)描述
用相差顯微鏡觀察活細胞并攝影,主要觀察細胞形態(tài)、大小、核漿比例、染色質(zhì)和核仁大小及多少等。采用蓋玻片條培養(yǎng)計數(shù)和Giemsa染色法,能簡便快速地獲得細胞光鏡圖像特征與電技術結合,可獲得細胞亞顯微結構圖像
4.2細胞定性
用于培養(yǎng)細胞的免疫標志的定性方法有兩種:
(1)免疫組化法 (2)透射電鏡法
4.3 細胞生長曲線
對數(shù)生長期細胞,采用常規(guī)消化傳代方法,制成細胞懸液。一般接種7~8組,每組三瓶(亦可用孔板)。每天檢查一組,每瓶計數(shù)4次,取平均值,再累計三瓶均值,連續(xù)計數(shù)7~10天。**后用坐標紙匯出逐日細胞數(shù),即得細胞生長曲線。細胞數(shù)量增加一倍的時間即細胞倍增時間。
4.4細胞分裂指數(shù)MI
細胞分裂指數(shù)是指1000個細胞中細胞分裂相的數(shù)目。用以表示細胞增殖的旺盛程度。具體操作請參閱有關資料
還有細胞標記指數(shù)、細胞DNA定量、細胞周期等
五.相關的實驗技術:
5.1 細胞計數(shù):
(1)計數(shù)板原理:當待測細胞懸液中細胞均勻分布時,通過測定一定體積懸液中的細胞的數(shù)目,即可換算出每毫升細胞懸液中細胞的細胞數(shù)目。
(2)操作步驟:每小組一塊計數(shù)板,及蓋玻片
① 將計數(shù)板及蓋玻片用酒精棉球擦拭干凈,并將蓋片蓋在計數(shù)板,放在鏡下觀察。
② 制備細胞懸液:將細胞從培養(yǎng)板孔或培養(yǎng)瓶中轉(zhuǎn)移到離心管,離心1000轉(zhuǎn)4-5分鐘,棄去上清,加入PBS**一定體積(1ML)。
③ 將細胞懸液吸出少許(10ul)(可將需計數(shù)之細胞懸液先吸取0.5ml左右放在1.5mlEp管中,再拿離超凈臺計數(shù)),滴加在蓋片邊緣,使懸液充滿蓋片和計數(shù)板之間,靜置3min,注意蓋片下不要有氣泡,也不能讓懸液流入旁邊槽中。
④計算板四大格細胞總數(shù),壓線細胞只計左側(cè)和上方的。


⑤公式計算:
細胞數(shù)/mL=四大格細胞總數(shù)/4×10
4
說明:公式中除以4,因為計數(shù)了4個大格的細胞數(shù)。
公式中乘以10
4因為計數(shù)板中每一個大格的體積為:
1.0mm(長)×1.0mm(寬)×0.1mm(高)=0.1mm
3 而 1ml=1000mm
3
⑥注意:鏡下偶見有兩個以上細胞組成的細胞團,應按單個細胞計算,若細胞團10%以上,說明分散不好,需重新稀釋制備細胞懸液
5.2臺盼蘭染色操作步驟:
① 制備細胞懸液,放入EP管中。
② 以1:1的體積比例在上EP管中加入0.4%臺盼蘭染液,染色2
~3分鐘。
③ 吸取少許(一滴即可)懸液涂于載玻片上,加上蓋片。
④ 鏡下取幾個任意視野分別計死細胞和活細胞數(shù),計算細胞活力。
根據(jù)實驗需要請參閱相關方法
懸浮細胞傳代及細胞計數(shù)
一、
細胞傳代
(一)實驗用品:
1.儀器
凈化工作臺、離心機、恒溫水浴箱、冰箱(4℃、-20℃、-70℃)、
倒置相差顯微鏡、
培養(yǎng)箱;
2.器皿
培養(yǎng)板(6孔,96孔)、培養(yǎng)瓶、玻璃長吸管(彎頭、直頭)、載玻片、
槍頭tip、移液管、長滴管膠塞、15ml離心管、離心管架、廢液缸、
3.其他物品
微量加樣器、細胞計數(shù)板、蓋玻片、記號筆、
4.試劑
1640培養(yǎng)液、PBS等
(二)實驗目的:
掌握細胞計數(shù)及懸浮細胞傳代技術。
(三)實驗原理:見前述
(四)本實驗操作步驟:
1.準備:所有實驗操作均在無菌環(huán)境下進行,需提前30分鐘消毒環(huán)境
每小組8-9人用一操作臺。備96孔板一塊,15ml離心管數(shù)支,小平皿1塊,1.5ml Ep管一盒,長玻璃滴管,加樣器及tip等
打開培養(yǎng)液,PBS;取出離心管,擰開管蓋(管蓋倒放于臺上)。從吸管筒中依次取出吸管,裝上吸頭,插入1.5mlEp管(放于塑料試管架上)備用。
2.從
培養(yǎng)箱內(nèi)取出培養(yǎng)之K562細胞,每組一瓶。放在顯微鏡下觀察其生長狀態(tài)、密度。
生長狀態(tài)檢測:臺盼藍法
取一滴滴于載玻片上,用臺盼藍染色(見方法),蓋上蓋玻片,鏡下觀察
3.觀察培養(yǎng)瓶孔中培養(yǎng)液量。用吸管分別吸出瓶中的細胞連同培養(yǎng)液,轉(zhuǎn)入15ml塑料離心管中。再用另一支吸管吸取PBS量約2ml,加入培養(yǎng)瓶中,輕輕吹打瓶壁,吸出轉(zhuǎn)入離心管中,大約總量為10ml左右。
4.離心,設置離心機1000轉(zhuǎn)/分,1-2分鐘,沉淀即可。#p#分頁標題#e##p#分頁標題#e#
5.取出離心管,輕輕吸出上清,倒入廢液缸。吸取培養(yǎng)液約7ML放入離心管,輕輕吹打細胞,使之均勻懸浮后轉(zhuǎn)**
小平皿中待分裝,注意不要污染!
6.吸取0.5―1ML細胞懸液轉(zhuǎn)入EP管中,備計數(shù)用(10ul加計數(shù)板)。
7.細胞生長曲線觀察及細胞凍存
① 細胞生長曲線觀察
96孔板一塊,細胞懸液分別放入96孔板孔中,每孔200ul。
本實驗觀察四天。見96孔板的一側(cè)標記1,2,3,(代表第二、三、四天),按順序每排加6孔(即**有6孔),加三排。(注意未加懸液的空白孔要保證未污染,留作復蘇細胞培養(yǎng)用)(具體觀察方法見后)
② 細胞凍存
剩余細胞轉(zhuǎn)入凍存管中,每組一管,具體方法見凍存操作。
8.鏡下觀察細胞是否分布均勻,放入
培養(yǎng)箱培養(yǎng)。
二
、細胞計數(shù)及生長曲線測定
(一)實驗目的:
1.能獨立的進行細胞培養(yǎng)技術操作,繪制生長曲線,了解細胞生長的發(fā)育特性。
2.學習在科研中如何應用生長曲線
(二)實驗原理:
生長曲線的測定(計數(shù)法)是測定細胞**生長數(shù)的常用方法,也是判定細胞活力的重要指標,為培養(yǎng)細胞生物學特性的基本參數(shù)之一。一般細胞傳代之后,經(jīng)過長短不同的潛伏期,即進入大量分裂的指數(shù)生長期。在細胞達到飽和密度后,停止生長,進入平頂期,然后退化衰亡。
為了準確描述整個過程中的細胞數(shù)目的動態(tài)變化,需連續(xù)對細胞進行計數(shù),通常計數(shù)7天。為精確起見,一般每次計數(shù)三平行樣品(孔或瓶)細胞并取平均值。典型的生長曲線可分為生長緩慢的潛伏期,成平臺狀的平頂期及退化衰亡四個部分。以存活細胞數(shù)對培養(yǎng)時間做圖,即生長曲線。
生長曲線常用于測定藥物等外來因素對細胞生長的影響。一般在對數(shù)期的1/3-1/2處加藥。細胞技術的時間和次數(shù)依實驗目的而定。
另外,測定生長曲線的常用方法還有MTT法。
(三)實驗操作
細胞生長曲線繪制
① 每一小組(8-9人) 1 塊 96孔板
② 細胞懸液分孔前細胞計數(shù)數(shù)據(jù),為**天細胞數(shù)數(shù)據(jù)
③ 傳代操作中已做。
96孔板一塊,細胞懸液分別放入96孔板孔中,每孔200ul。
本實驗觀察四天。見96孔板的一側(cè)標記1,2,3, ,(代表第二、三、四天),按順序每排加6孔(即**有6孔),加三排。(注意未加懸液的空白孔要保證未污染,留作復蘇細胞培養(yǎng)用)
④第二天 分別吸取培養(yǎng)板中 **排中 4孔
分別計數(shù),再將4孔細胞數(shù)平均。
記錄下數(shù)值,即為第二天細胞生長情況。
⑤第三天 重復昨天工作
⑥第四天 同 ④
⑦ 繪圖,了解細胞生長情況,估計細胞倍增時間
。三、哺乳動物細胞凍存與復蘇
(一)實驗目的:
(1)保存種子細胞,以便隨時取用。這是保存細胞的**主要目的。
(2)減少細胞被微生物污染的危險性。
(3)減少細胞之間交叉污染的危險性。
(4)減少細胞因傳代培養(yǎng)而引起的遺傳變異和形態(tài)改變。
(5)避免有限細胞系出現(xiàn)衰老或惡性轉(zhuǎn)化。
(二)實驗用品:
1.儀器
凈化工作臺、離心機、恒溫水浴箱、冰箱(4℃、-20℃、-70℃)、倒置相差顯微鏡、培養(yǎng)箱、液氮冰箱。
2.器皿
吸管(彎頭、直頭)、培養(yǎng)瓶、玻璃瓶(250ml、100ml)、廢液缸;
吸頭、槍頭、膠塞、移液管(10ml)、15ml離心管、凍存管(1~2ml)
3.其他物品
微量加樣槍、紅血球計數(shù)板、記號筆、移液槍。
4.試劑
培養(yǎng)液、DMSO(分析純)
K562細胞,慢性粒細胞白血病細胞系中的一種。
(三)實驗原理:
細胞凍存及復蘇的基本原則是慢凍快融,實驗證明這樣可以**大限度的保存細胞活力。目前細胞凍存多采用甘油或二甲基亞砜作保護劑,這兩種物質(zhì)能提高細胞膜對水的通透性,加上緩慢冷凍可使細胞內(nèi)的水分滲出細胞外,減少細胞內(nèi)冰晶的形成,從而減少由于冰晶形成造成的細胞損傷。復蘇細胞應采用快速融化的方法,這樣可以保證細胞外結晶在很短的時間內(nèi)即融化,避免由于緩慢融化使水分滲入細胞內(nèi)形成胞內(nèi)再結晶對細胞造成損傷。
(四)操作步驟:所有操作均為無菌環(huán)境中,操作臺需提前三十分鐘常規(guī)消毒
1.哺乳動物細胞凍存
1.1.準備:打開培養(yǎng)液,PBS;取出離心管,擰開管蓋,管蓋倒放。從吸管筒中依次取出吸管,裝上吸頭,插入離心管備用。
1.2.配制凍存液:吸取9 ML培養(yǎng)液放入離心管,用移液槍吸取1ML DMSO溶液,逐滴緩慢加入離心管中。**好把離心管插在冰中。
1.3.從培養(yǎng)箱內(nèi)取出細胞,放在顯微鏡下觀察其生長狀態(tài)、密度。
1.4.觀察培養(yǎng)瓶孔中培養(yǎng)液量。用吸管分別吸出瓶中的細胞連同培養(yǎng)液,轉(zhuǎn)入15ml塑料離心管中。再用另一支吸管吸取PBS量約2ml,加入培養(yǎng)瓶中,輕輕吹打瓶壁,吸出轉(zhuǎn)入離心管中,大約總量為10ml左右。#p#分頁標題#e##p#分頁標題#e#
1.5.離心,設置離心機1000轉(zhuǎn)/分,1-2分鐘,沉淀即可。
1.6.取出離心管,輕輕吸出上清,倒入廢液缸。吸取培養(yǎng)液約7ML放入離心管,輕輕吹打細胞,使之均勻懸浮。
1.7.吸取0.5-1ML細胞懸液轉(zhuǎn)入EP管中,備計數(shù)用(10ul加計數(shù)板)。
1.8.吸取1ML配制好的凍存液加入離心管,與細胞混勻后,轉(zhuǎn)入凍存管(每小組做1管)。
1.9.標注: 標明細胞種類、凍存日期,凍存人。
1.10在4℃冰箱中放置 30 分鐘;然后轉(zhuǎn)入-20℃,放置30 分鐘;然后再轉(zhuǎn)入-80℃放置16-18 小時(或過夜);**后放入液氮中長期保存。有條件的地方,可用凍存盒。
1.11注意事項:
(1)凍存過程需緩慢
(2)凍存細胞必須處在對數(shù)生長期,活力大于90%,無微生物污染。
(3)細胞濃度控制在:1×10
7-5×10
7/ml。
(4)使用合適的細胞冷凍保護劑,以保護細胞在冷凍過程中免受冰晶破壞。目前,**常用的冷凍保護劑是DMSO(二甲基亞砜),使用終濃度為5-10%。但是,有些細胞系不能用DMSO作為冷凍保護劑,如人白血病細胞系HL-60。因為,DMSO 能誘導HL-60 細胞分化。在這種情況下,可選用其它冷凍保護劑,如甘油(glycele),羥乙基淀粉等。
(5)DMSO 稀釋時會釋放大量熱量。因此,DMSO 不能直接加到細胞液中,必須事先配制。
2.哺乳動物細胞復蘇
2.1.準備工作
① 37℃水?。ū乇愇锲罚?br />
②準備一個內(nèi)裝5-10 ml 細胞完全培養(yǎng)液15ml離心管
③六孔板一塊(四小組可共用)
2.2.細胞復蘇操作
①帶手套,用鑷子將細胞冷凍管從液氮中取出,迅速放入37℃水浴中,手持凍存管不斷搖動。觀察完全解凍后移入超凈臺。冷凍管在水浴中解凍時,液面不可超過凍存管蓋面,否則,易發(fā)生污染。
②打開凍存管,迅速將細胞懸液吸到離心管中,輕輕混勻。
③1000rpm離心數(shù)分鐘,棄去上清液。
④沉淀中加入適當培養(yǎng)基,放入六孔板中37℃常規(guī)培養(yǎng)。
⑤第二天觀察生長情況。
2.3.
注意事項:
①解凍操作過程動作要輕。由于冷凍保存過的細胞變得非常脆弱,不僅解凍速度要快,而且動作要輕。
②解凍時務必注意安全,預防冷凍管爆裂。,要帶手套,用鑷子將細胞冷凍管從液氮中取出,切不可直接用手,以免凍傷。