细胞培养中的“疑难杂症”,你遇到的都在这里了

2017-07-04 10:45 ·

细胞培养做为生物学研究最基础的技术之一,可以说是渗透科研界的方方面面。工欲善其事,必先利其器。细胞好不好,就看你懂不懂细胞培养的各种技术了。那现在就整理一些细胞培养经验拿出来供大家分享。

一、原代培养

从原代组织中分离细胞的最常用的方法是酶解法(胰蛋白酶和胶原酶)。
用无菌的解剖刀和剪子将组织剪成3~4mm小片,用平衡液(无钙镁离子)清洗组织碎片后去除上清液,并加入0.25%的胰蛋白酶(Trypsin,100mg组织加入1ml胰蛋白酶)或者胶原酶(Collagenase,50~200单位/ml),孵育4-18h。离心取上清后,用平衡液清洗几次后,用完全培养基悬浮细胞,进行培养。

二、传代培养

依据细胞生长的特点,传代方法有3种:

1. 悬浮生长细胞传代(离心法)
将悬浮细胞离心(1000 rpm, 3 min)去上清,收集沉淀物加新培养基,混匀后进行传代培养。

2. 半悬浮生长细胞传代(直接吹打法)
此类细胞(如Hela细胞)部分贴壁,但黏贴不牢,可用直接吹打法使细胞从瓶壁上脱落下来,进行传代。

3. 贴壁生长细胞传代(酶消化法)
去除瓶内培养液后,加入1-2ml 0.25%的胰蛋白酶液(以消化液覆盖整个瓶底为准)37℃静置2-10min(显微镜下动态监测)。移去蛋白酶液,加入培养液反复吹打瓶壁细胞,离心将细胞沉淀用培养液制成细胞悬液。吸取1/10—1/40细胞悬液,接种于含有适量新鲜培养液的新培养瓶中进行传代培养。



明细胞接种数要达到5×104~8×105个/ml,传代密度太低时,细胞容易死亡,在达到增殖期前有较长的滞留期;培养液由pH下降而呈黄色时,细胞已达最大密度而需要换液或传代;单层贴壁细胞,等长满培养瓶表面时,即可传代;吹打细胞时,动作要轻柔缓慢,减少对细胞的机械损伤;传代时细胞接种数量要多;培养基的pH要低些;首次传代时,小牛血清浓度可加大至15%~20%。

三、细胞计数

一般条件下具有一定密度的细胞才能生长良好,所以细胞计数对细胞培养也非常重要。计数结果以每毫升细胞数表示。可分为两种计数方法:血细胞计数器(手动计数)和Coulter计数仪(自动计数)。
细胞计数步骤
1 将血球计数板及盖片擦拭干净,并将盖片盖在计数板上。
2 将细胞悬液吸取少许,滴在盖片边缘,使悬液充满盖片和计数板之间,静置2min,镜下观察,计算计数板中四大格的细胞总数。
细胞数/ml=4大格细胞总数/4×104


说明

压线细胞只计左侧和上方的。镜下偶见由两个以上的细胞组成的细胞团,应按单个细胞来计数,若细胞团占10%以上,说明分散不好,需重新制备细胞悬液。


四、细胞冻存与复苏

考虑到培养细胞因传代而迟早出现变异,同时也为了避免长期培养中细胞遭到污染。要对细胞进行冷冻保存。细胞冻存及复苏的基本原则就是慢冻快融,尽量减少胞内水分子形成冰晶,最大限度保存细胞活力。细胞中常用的冻存保护剂是DMSO或者甘油。

冻存:1)将预先配制好的冻存液(20%血清培养基+10%DMSO)与制备的细胞悬液(1×106~1×107/ml)以1:1的体积混匀,1ml分装于冻存管中,密封后标记。2)冻存方法:先将冻存管放入4℃冰箱,约30min;置于-20℃冰箱,约30-60min;然后有三种方法保存,择一即可:1、置于-80℃冰箱过夜,置于液氮罐中长期保存。2、将冻存管捆绑在一起,外层包以厚层棉花,置于-80℃冰箱过夜,置于液氮罐中长期保存。3、将冻存管放于程序降温盒中,并置于-80℃冰箱过夜,置于液氮罐中长期保存。

复苏:1)取出冻存管,立即放入37度水浴箱中快速解冻(1分钟左右),水面不可没过盖子,以避免污染。2)将冻存管移至无菌操作内。打开冻存管,将细胞悬液吸到离心管中,1000rpm, 5min,弃上清。3)加入适量完全培养基,置于37度恒温箱中培养即可。


说明

注意事项:由-80冰箱转移到液氮时速度要快,避免温度上升影响细胞活性。


五、细胞活力鉴定

细胞活力=活细胞数/细胞总数×100%,常用台盼蓝法、MTT法或者CFSE法进行细胞活力检测。

1、台盼蓝法
原理:活细胞不被染色,死细胞被染成蓝色。
方法:500ul细胞悬液加入500ul 0.4%台盼蓝染液,染色2-3分钟;将少许悬液涂于载玻片上,加上盖片,显微镜下取几个任意视野分别统计死细胞和活细胞数,计算细胞活力。
2、MTT法
原理:活细胞线粒体中的琥珀酸脱氢酶可使外源性MTT分解产生水不溶性蓝色结晶状甲瓒颗粒(Formazan)并沉积在细胞中,而死细胞无此功能。DMSO溶解甲瓒后,用酶联免疫检测仪在540nm或720nm波长处测定其吸收值,可间接反映活细胞数量。可用于生物活性因子的活性检测、大规模的药物筛选、细胞毒性试验鉴定等。
方法:将细胞悬浮液以1000-10000个细胞接种到96孔板,每孔体积200ul,培养细胞3-5d(依据实验目的和要求决定培养时间)后,每孔加入MTT溶液(5mg/ml用PBS配制,pH=7.4)20ul,37℃温箱中孵育4h后,小心去上清,加入150ul DMSO溶解后,用酶标仪进行检测。(市场上售卖的CCK8试剂盒,便是对MTT法的一种优化)。

3、CFSE法
原理:CFSE进入活细胞后,可与胞内蛋白共价结合,水解后释放出绿色荧光。CFSE随着细胞分裂而平均分配至子代细胞中,而导致荧光强度逐级递减,依据这一特性,可被用于检测细胞增殖活力。
方法:制备细胞悬液后,加入等体积的CFSE工作液(2.5-5uM),于37℃孵育10 min,用10倍体积的预冷的基础培养基(不加血清)立即终止标记10min。用PBS离心洗涤两次后,用适量的完全培养液重悬细胞。培养一段时间后,离心收细胞,用PBS洗两次并重悬后,上流式仪器检测荧光强度的稀释比例。

六、细胞周期检测

细胞周期是指细胞从一次细胞分裂结束到下一次分裂结束为时间,反应了细胞增殖速度。可分为四个阶段:1)G1期(gap1),指从有丝分裂完成到DNA复制之前的间隙时间,此时细胞开始RNA和蛋白质合成,但DNA含量仍保持二倍体;2)S期(synthesisphase),指DNA复制时期,指DNA复制期,DNA含量介于G1期和G2期。3)G2期(gap2),指DNA复制完成到有丝分裂开始前的一段时间,DNA含量为四倍体,继续合成RNA及蛋白质为有丝分裂做准备。4)M期(mitosis)指细胞分裂开始到结束。细胞从M期进入到G1期的时间则是细胞静止期(G0期)。


原理

一般是通过核酸染料(如PI、Brdu)标记DNA,并用流式细胞仪进行检测,可得到细胞各个时期的分布状态,计算出G0/G1,S及G2/M的百分含量,了解细胞增殖能力。



悬浮细胞液在离心去上清后,用预冷PBS洗两次,3ml/次,弃上清后加入3ml预冷的70%乙醇到细胞沉淀中,于4度固定过夜。离心收细胞,并以3ml的PBS洗两次,加入500ul PBS(含有50ug/ml PI),100ug/ml RNase,0.2% Triton X-100,4度避光孵育30min,上机检测


七、细胞凋亡检测

细胞凋亡指为维持内环境稳定,由基因控制的细胞自主有序的死亡。实验中一般采用以下三种细胞染色方法检测细胞凋亡。

1、AnnexinV/PI双染法

原理:有荧光素的Annexin V对细胞膜的磷脂酰丝氨酸(PS)具有高亲和力。PS在细胞凋亡早期时可由膜内转移至膜外。PI是一种核酸染料,不能透过完整的细胞膜,但在凋亡晚期和死细胞中,PI可透过细胞膜而染红细胞核。该方法可区分凋亡早、晚期细胞及死细胞。
方法:1)悬浮细胞用PBS洗两次后,加入荧光素标记的Annexin(20ug/ml)10ul,室温避光30min。2)再加入PI(50ug/ml)5ul,避光5min,用PBS重悬后在1h内进行流式检测。
结果分析:正常细胞Annexin、PI均低染;凋亡细胞Annexin高染、PI低染;坏死细胞Annexin、PI均高染。

2、线粒体膜势能检测法

原理:细胞凋亡刺激因子可使细胞线粒体跨膜电位DYmt的下降;而DYmt的崩溃,使细胞凋亡不可逆转。DYmt的存在使一些亲脂性阳离子荧光染如Rhodamine123、DiOC6、JC-1、TMRM等结合到线粒体基质,其荧光强弱说明线粒体内膜电负性的增高或降低。
方法:悬浮细胞用PBS洗两次后,加入使用终浓度为Rhodamine123(1mM)/DiOC6(25nM)/JC-1(1mM)/TMRM(100nM),37℃平衡30min,流式细胞计检测细胞的荧光强度。
结果分析:正常细胞荧光强度强;凋亡细胞荧光强度弱
3、TUNEL技术
原理:细胞凋亡时,DNA双链断裂或单链断裂而暴露的3'-OH末端,可在脱氧核糖核苷酸转移酶(TdT)的作用下,加上荧光素标记的dUTP,从而通过流式细胞仪检测凋亡细胞。
方法:1)收集细胞,用PBS洗一次,用4%多聚甲醛固定细胞30-60min,2)用PBS洗涤一次后,加入含有0.1%TritonX-100的PBS,冰浴2min,3)PBS洗两次后,加入50ulTUNEL检测液,37℃避光孵育60分钟。4)用PBS洗涤并悬浮,上流式仪器进行检测。
结果分析:正常细胞荧光强度低,凋亡细胞荧光强度高

八、细胞培养的疑难杂症

细胞培养质量的好坏,直接关系到实验进行的顺利与否。而细胞污染多半是由无菌操作技术不当、器皿试剂灭菌不彻底、手或器械从打开的器皿口上方经过等造成的。且细胞一旦被污染,多数是无法挽回的。也许有些细胞在污染早期,如果能及时去除污染物,部分细胞有可能恢复,但是当污染物持续存在培养环境中,极大程度会导致培养细胞死亡。因此,处理细胞污染的原则就是预防为主,一旦污染,果断扔掉。