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細胞培養(yǎng)基礎(chǔ)知識：如何建立細胞培養(yǎng)實驗室

來源： | 發(fā)布日期：2023-11-01 | 瀏覽量：1

細胞培養(yǎng) 是一種在實驗室中分離和培養(yǎng)感興趣細胞的技術(shù)。盡管原理 適用于原核生物和其他真核細胞 ， 但術(shù)語“細胞”通常指哺乳動物

在細胞培養(yǎng)中，動物細胞從組織切片中分離出來，并在最佳條件下培養(yǎng)，包括溫度、pH 值和二氧化碳與氧氣的比率。它們以培養(yǎng)基中的營養(yǎng)物質(zhì)和生長因子為食。

細胞培養(yǎng)中的細胞類型

1. 原代細胞

原代細胞 是來自已被酶解離或消化的組織切片的個體化細胞。

非癌性原代細胞通常生長緩慢。當它們增殖至 80% 匯合時，原代細胞被傳代培養(yǎng)或傳代，以便它們可以繼續(xù)分裂。大多數(shù)原代細胞都是 有限的 ——它們在傳代培養(yǎng)到衰老前的某一代后可以分裂。相反，癌原代細胞可以無限地傳代培養(yǎng)。

原代細胞被認為是起源組織的最接近的代表。最初，它們的遺傳和表型特性是異質(zhì)的，因為組織切片中的細胞組成是混合的。因此，原代細胞的身份在每次傳代后都會發(fā)生變化。然而，如果一種細胞類型的生長和增殖率優(yōu)于另一種細胞類型，則原代細胞身份可能會變得更加純合。

2. 輔助細胞

次生細胞 是在新鮮培養(yǎng)基中經(jīng)過多次傳代和培養(yǎng)的原代細胞。

通常，次級細胞是不死的 。當定期提供營養(yǎng)物和新鮮培養(yǎng)基時，它們可以無限期培養(yǎng)。與原代細胞相比，它們生長快速，并且具有更同質(zhì)的基因型特征，并且在世代中保持一致。然而，二次細胞在長時間生長時往往會分化成 異常細胞。

輔助細胞比原代細胞更容易處理。通常培養(yǎng)它們以產(chǎn)生具有相似特性的細胞群，用于病毒、免疫學和毒理學測試。

3. 細胞系

細胞系 是來自已傳代至少一次的聚集或單層原代細胞的細胞

細胞系的基因型和表型特性源自其來源的原代細胞。它們的身份更加同質(zhì)，因為細胞 聚集體 和單層通常代表一組具有相似身份的細胞。

永生化細胞系 可以無限增殖。通常，它們源自干細胞或癌性原代細胞。它們也可以通過病毒元件、突變遺傳元件的遺傳轉(zhuǎn)化或與癌細胞融合來產(chǎn)生。
細胞株 是特定細胞系的選定亞群，經(jīng)過基因工程改造，具有額外的特征。基因操作的細胞株稱為 轉(zhuǎn)化細胞系。

細胞系是研究和開發(fā)的首選細胞，而原代細胞則用于確認研究。市售細胞系的例子是來自宮頸癌細胞（HeLa）的人上皮細胞系和倉鼠卵巢細胞系（CHO）。

細胞培養(yǎng)應(yīng)用

細胞培養(yǎng)使用戶能夠繁殖特定細胞以進行組織再生或獲得細胞產(chǎn)品，例如基因工程蛋白質(zhì)和減毒疫苗。

此外，細胞培養(yǎng)可以適應(yīng)測試或研究平臺。例如，在動物研究和臨床試驗之前，在相關(guān)細胞培養(yǎng)物中對候選化合物進行 體外評估。

它篩選化合物毒性和靶細胞對候選化合物的反應(yīng)，使研究人員能夠僅選擇有希望的化合物進行進一步測試。同樣，細胞培養(yǎng)可用于模擬和證明假設(shè)的基因功能、癌癥、遺傳或病毒性疾病病理學和發(fā)病機制。

建立和維護細胞培養(yǎng)實驗室時要考慮什么

無菌和生物安全實踐

無菌和生物安全實踐是運行安全高效的細胞培養(yǎng)實驗室的關(guān)鍵。無菌操作可保持細胞培養(yǎng)物無菌，并防止工人和工作區(qū)域受到污染。生物安全實踐通過減少暴露于可能具有傳染性的細胞培養(yǎng)物期間的威脅來創(chuàng)造一個安全的環(huán)境。

大多數(shù)細胞培養(yǎng)工作在生物安全級別至少為2 級 (BSL-2) 的實驗室中進行， 只有經(jīng)過培訓的人員才能進入工作區(qū)域。對于非傳染性細胞系來說已經(jīng)足夠了，但對于涉及原代細胞的工作來說就不夠了。大多數(shù)涉及原代細胞的實驗室工作均在 BSL-3 或 BSL-4 實驗室中進行，具體取決于潛在風險、相關(guān)療法和疫苗的可用性。

無菌和生物安全實踐設(shè)備

1.生物安全柜

生物安全柜 又稱為細胞培養(yǎng) 、層流罩， 是細胞培養(yǎng)實驗室的必備設(shè)備。它提供了一個無菌工作區(qū)域并防止細胞培養(yǎng)中的污染。
II級生物安全柜 是細胞培養(yǎng)的推薦等級。它具有內(nèi)置風扇和高效微?？諝?(HEPA) 過濾器，可防止細菌、真菌和病毒顆粒污染細胞培養(yǎng)物和工作表面。
使用前后對用于細胞培養(yǎng)的柜子、設(shè)備、容器和工具內(nèi)的工作表面進行消毒。工作前后用70%(v/v)乙醇等消毒劑擦拭干凈或使用紫外線燈。

2. 高壓滅菌器

高壓滅菌器 在緩沖液、設(shè)備和消耗品接觸細胞培養(yǎng)物之前對其進行滅菌，從而降低污染風險。細胞培養(yǎng)過程中產(chǎn)生的廢物應(yīng)在生物危害廢物容器 中分離，并在處置前進行高壓滅菌以凈化。
您可以在這里了解有關(guān)高壓滅菌器和替代滅菌技術(shù) 的更多信息！

3.個人防護裝備（PPE）

個人防護裝備 (PPE) 和良好的衛(wèi)生習慣 是工人抵御有害物質(zhì)威脅的最后一道防線。建議在進入細胞培養(yǎng)實驗室之前穿戴個人防護裝備。
當個人防護裝備被細胞培養(yǎng)物污染時，應(yīng)立即將其移除，放入生物危害廢物容器中，或在去污前保存在密閉容器中。離開實驗室前應(yīng)脫下可重復使用的個人防護裝備。

細胞培養(yǎng)實驗室設(shè)備

除了生物安全和無菌操作設(shè)備外，細胞培養(yǎng)實驗室還需要以下設(shè)備：

CO ₂ 培養(yǎng)箱 為培養(yǎng)細胞提供增殖環(huán)境。氣套CO ₂ 培養(yǎng)箱能夠抵抗溫度波動，使其適合通常處理貼壁細胞培養(yǎng)的多用戶細胞培養(yǎng)實驗室。對于 懸浮細胞培養(yǎng) ， CO ₂ 搖床培養(yǎng)箱更合適。如果您想了解有關(guān)實驗室培養(yǎng)箱的更多信息，請閱讀我們關(guān)于如何為您的研究/實驗室工作選擇合適的培養(yǎng)箱的文章！

倒置光學顯微鏡 用于觀察和記錄細胞培養(yǎng)容器中的形態(tài)、附著和污染。
血細胞計數(shù) 器是一組顯微載玻片和玻璃，用于根據(jù)采樣細胞的數(shù)量估計培養(yǎng)容器中的細胞濃度。 在許多情況下，采樣的細胞會用臺盼藍 和番紅等染料染色，以幫助區(qū)分培養(yǎng)細胞和污染物。
需要使用溫度可調(diào)的 水浴或 干浴將細胞培養(yǎng)基和其他緩沖液加熱至培養(yǎng)溫度。
真空泵 與硅膠軟管和巴斯德吸管連接以吸出細胞培養(yǎng)基。真空泵可以用 無菌移液器和 移液器填充器 代替。

此外，細胞培養(yǎng)實驗室還需要微量離心機、實驗室冰箱、冰柜 等生命科學實驗室通用設(shè)備。

細胞培養(yǎng)實驗室耗材

細胞培養(yǎng)實驗室中的大多數(shù)耗材都是通用的，除了一些與細胞培養(yǎng)物接觸的耗材。塑料耗材和玻璃器皿的使用和處理方式與大多數(shù)生命科學實驗室中的類似。

例如：

細胞培養(yǎng)瓶 是懸浮細胞培養(yǎng)的容器。 燒瓶主體由無菌聚碳酸酯或聚苯乙烯塑料制成，形狀為錐形燒瓶或帶有用實心蓋或通氣蓋密封的傾斜頸部的矩形盒子。后者包含一個疏水過濾器，可以清除容器中潛在的外部污染物，促進更好的氣體交換，而不會降低污染風險。
細胞培養(yǎng)皿 和平板是 用于貼壁細胞培養(yǎng)的 培養(yǎng)容器，需要均勻平坦且 非疏水性的 表面用于細胞附著，并且與細胞培養(yǎng)兼容的 單層塑料器皿必須經(jīng)過 TC處理， 這意味著表面被改性以變得更加親水比典型的塑料。
細胞培養(yǎng)塔 是用于擴大 貼壁細胞培養(yǎng)的 。它們還必須經(jīng)過 TC 處理， 以降低容器表面的疏水性。
低溫瓶 和 儲存盒 用于低溫儲存/保存細胞培養(yǎng)部分。這些小瓶由聚碳酸酯制成，可以承受長期暴露在液氮中的壓力和霜凍。大多數(shù)在使用前都是無菌的或可高壓滅菌的。同樣，低溫儲存盒由類似材料或防水紙板制成，因此可以承受水和液氮。

結(jié)論

細胞培養(yǎng)是在實驗室中分離和培養(yǎng)動物細胞的技術(shù)。它需要專門的設(shè)備，如 II 級柜、CO ₂培養(yǎng)箱和倒置顯微鏡。運行和維護細胞培養(yǎng)實驗室的關(guān)鍵部分是無菌和生物安全實踐，可防止污染并為工人創(chuàng)造安全的工作環(huán)境。

【本文標簽】細胞培養(yǎng) 細胞培養(yǎng)瓶細胞培養(yǎng)皿

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