细胞形态异常剖析 Step2-技术前沿-资讯-生物在线

细胞形态异常剖析 Step2

作者:上海逍鹏生物科技有限公司 2021-09-07T17:24 (访问量:9641)

上期我们已经学习了细胞基本形态,细胞健康及异常状态下的特征,学会如何辨别细胞是否异常,接着从污染方面进行了深度解析。(戳此处查看原文)

但是导致细胞形态异常的罪魁祸首并不一定是污染,今天我们将从细胞培养营养体系传代操作培养条件、耗材等方面进行深度的剖析。

营养体系

细胞对于营养体系是有需求差异的

l 细胞名称并不能判断细胞是否好养

癌细胞只是“长生不老”,不代表它需要的营养可以降低,原代寿命短暂(分裂50-60次),但也不代表它对营养的需求高。

l 营养体系

绝大多数细胞均可使用基础培养基+血清来养,少数细胞可以使用无血清体系培养,并且未来细胞培养体系的走势是趋向于无血清培养体系发展的。

l 细胞合适的营养体系

下面是较权威的细胞培养体系查询网站,可供大家参考。

ATCC:https://www.atcc.org/

中国菌种库:http://www.biobw.org/


血清

因为细胞所需的营养因子来自于血清,因此血清的这些事儿大家也需要了解~

01 血清主要成分介绍

成分

浓度

成分

浓度

蛋白和多肽

磷脂

0.7-3.0 mg/ml

白蛋白

20-50 mg/ml

丙酮酸

2-10 μg/ml

胎球蛋白

10-20 mg/ml

碳水化合物

纤连蛋白

1-10 ug/ml

葡萄糖

0.6-1.2 mg/ml

球蛋白

1-15 mg/ml

乳酸

0.5-2.0 mg/ml

α-抗胰蛋白酶

0.5-2.5 mg/ml

多胺

转铁蛋白

2-4 mg/ml

丁二胺,亚精胺

0.1-1.0 uM

生长因子

尿素

170-300 ug/ml

EGF, PDGF, IGF-I, IL-1

1-100 ng/ml

无机物

氨基酸 0.01-1.0 uM

钙,氯化物,钾,磷


脂质

激素

胆固醇

10 uM

胰岛素

1-100 ng/ml

脂肪酸

0.1-1.0 uM

皮质醇

10-200 nM

亚油酸

0.01-0.1 uM

维生素 10 ng-10 ug/ml


02 血清批间差
血清来源于动物,其组成成分有1000多种,且血清组成及含量常随供血动物的年龄、生理条件和营养条件而变化。因此,每个批次的组分百分比含量都是不固定的,批间差异是不可避免的。

1)血清批间差可导致细胞聚团


小鼠黑色素瘤细胞B16-F10(图源客户,仅供学习参考)


2)血清批间差可导致细胞形态改变,导致细胞失去原本该有的上皮样,成纤维样或神经母瘤样形态,边缘模糊溃烂或长角。

图片

293T人肾上皮细胞系(图源客户,仅供学习参考)

3)血清批间差可导致胞内空泡化

图片


03 细胞对于血清批间差敏感有以下表现:

l 新开了一瓶血清(货号没变,批号改变),复苏或传代后的细胞形态正常,增殖变慢,本来2天传的,可能要3或4天传了,可以适当加高血清比例到15%或20%(最高不能超过20%)。

l 新开了一瓶血清(货号没变,批号改变),复苏或传代后的细胞前2代还可以,然后越传越差,形态改变,增值缓慢,一般传到5,6代,细胞无法再继续传代。

l 新开了一瓶血清(货号没变,批号改变),复苏或传代后的细胞半死不活的样子,不增殖也不凋亡。

l 新开了一瓶血清(货号没变,批号改变),复苏或传代后的细胞漂浮严重,贴壁性变差,凋亡严重。


04 血清批间差预防及处理办法
预防

建议先进行批号测试,筛选出合适批号,购买半年甚至一年以上的用量,避免批间差造成实验波动(胎牛血清在-20℃保存可达5年)。

处理

1 ) 建议加高血清比例到15%~20%

2 ) 可购买ITS(4%胎牛血清+1%ITS+95%基础培养基)

3 ) 更换血清批次

基础培养基

01基础培养基的成分

成分

浓度

氨基酸


必需氨基酸

苯丙氨酸、亮氨酸、缬氨酸、赖氨酸、异亮氨酸、色氨酸、苏氨酸和蛋氨酸(8种)

16-146 mg/L

非必须氨基酸

丙氨酸、精氨酸、天冬酰胺、天冬氨酸、半胱氨酸、谷氨酸、谷氨酰胺、甘氨酸、组氨酸、脯氨酸、丝氨酸和酪氨酸(12种)

30-584 mg/L

无机盐


二水氯化钙、Ferric nitrate、硫酸镁无水、KCl、氯化钠、无水磷酸二氢钠、碳酸氢钠

0.1-6400 mg/L

维生素


氯化胆碱、泛酸钙、叶酸、烟酰胺、盐酸吡哆醛、核黄素、盐酸硫胺素、肌醇

0.4 -7.2 mg/L

碳水化合物


葡萄糖

1000-4500 mg/L

丙酮酸钠

110 mg/L

其它


酚红

15.9 mg/L

02 培养基的选择性表现

l 有的细胞用不同的基础培养基增殖效果和形态很好,没有明显差别。

l 有的细胞使用不同的培养基增殖效果都可以,但存在一种增殖速度与形态是最优的产品。

l 有的细胞可能只适合特定的基础培养基,细胞对于培养基的某种条件要求比较高(比如pH缓冲性,渗透压,微生物或葡萄糖的需求等)。


03 细胞对于基础培养基敏感表现

l 基础培养基为化学合成定量生产产品,批间差几乎不存在。

l 在未更换血清品牌及批次的前提下更换了基础培养基,可能导致细胞复苏或传代后增殖变慢,不同品牌同种培养基的浓度含量也是有差异的。

l 在未更换血清品牌及批次的前提下,培养基开封4℃下放置超过一个月,在这一个月内细胞增殖速度越来越慢,有可能是谷氨酰胺降解或二氧化碳溢出导致pH值降低,培养基偏紫,因此,建议培养基开封后一周内使用完。


04 特殊细胞对于生长因子的需求

生长因子

作用

成纤维细胞生长因子(fibroblast growth factor, FGF)

促进成纤维细胞、平滑肌细胞增殖

表皮细胞生长因子(epidermal growth factor,EGF)

促进上皮细胞、内皮细胞、成纤维细胞的增殖

血管内皮生长因子(vascular endothelial growth factor,VEGF)

促进血管内皮细胞增殖

白介素(Interleukin 2,IL-2)

促进T淋巴、B淋巴、NK细胞、LAK、TIL细胞增殖

重组胰岛素(Insulin, BI:01-818)

胰岛素能刺激众多的细胞增殖与分化

牛垂体提取液(BPE)

BPE是无血清的促有丝分裂添加剂,含有天然生长因子的独特混合物,可促进上皮、干细胞等增殖

氢化可的松(hydrocortisone)

促进特定细胞增殖如人正常乳腺上皮细胞

霍乱霉素(choleratoxin)

促进特定细胞增殖如人正常乳腺上皮细胞

牛血清白蛋白(BSA)

主要用于无血清培养基中,白蛋白可起到生理和机械保护作用和载体作用

B27

神经细胞培养无血清添加剂,适用于大鼠海马和皮质神经元的长期培养


传代操作

传代过程中胰酶消化过程会影响细胞,导致出现聚团现象。

小鼠黑色素瘤细胞B16-F10((图源客户,仅供学习参考)


复苏的原代细胞增殖良好,一旦传代就出现聚团,除图例中的,还有间充质干细胞尤其“喜欢”聚团现象。

这时需要考虑一下几点:

1、胰酶纯度

普通胰酶(0.25%胰蛋白酶,0.02%EDTA)纯度不够高,含有的杂酶,比如羧肽酶对细胞有伤害,像神经元类会比较敏感,比如小鼠海马神经元HT22。

2、胰酶消化不足或过度

消化不足,细胞粘连在一起,吹打时细胞成片脱落,容易聚团;

消化过度,细胞消化严重,破损的细胞碎片容易粘连聚团。

3、操作不当

吹打过猛,细胞机械损伤大,细胞聚团明显。

培养条件

温度

哺乳动物是37℃,昆虫细胞是28℃。

湿度

通过向水盘加水,让水分蒸发,湿度达到95%。

二氧化碳

CO2既是细胞代谢产物,也是细胞所需成分,它主要与维持培养液的pH有直接关系。

耗材

培养瓶的改性处理

培养瓶的主要成分是 polystyrene(PS),其表面是疏水的,一次性细胞培养皿等标明Tissue culture treated,是表明该器皿经过表面的改性处理,适合贴壁细胞的培养。

细胞不贴壁

不止一位用户培养细胞,细胞呈现成片增殖,密度不均匀,空白地方“寸草不生”,这个时候极有可能是耗材改性处理不当或不均匀所致。

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