动物细胞原代培养系统是从动物体内获取组织或细胞,在体外模拟体内环境进行无菌、适温和适宜营养条件下的培养,使细胞生存、扩增并维持其正常结构与功能的系统。以下是对该系统的详细介绍:
一、基本概念与类型
原代培养:从动物体内获取的组织或细胞,在体外模拟体内环境下建立无菌、适温和适宜营养条件,使细胞生存和扩增,并维持其正常结构与功能的方法。接种组织块直接长出单层细胞或将组织分散成单个细胞再进行培养,在首次传代前的培养称为原代培养。
传代培养:将原代培养的细胞继续转接培养的过程。细胞的体外大量增殖以及细胞系的建立是通过传代培养实现的。
细胞系:指原代细胞培养物经首次传代成功后所繁殖的细胞群体。根据增殖能力是否有限分为有限细胞系和无限细胞系。
细胞株:从一个经过生物学鉴定的细胞系用单细胞分离培养或通过筛选的方法,由单细胞增殖形成的细胞群。
二、培养方法
组织块培养法:将剪成的小组织团块接种于培养瓶(或皿)中,瓶壁可预先涂以胶原薄层,以利于组织块粘着于瓶壁,使周边细胞能沿瓶壁向外生长。此法适用于组织量少的培养,是常用、简便易行和成功率较高的原代培养方法。
酶消化法:使用胰蛋白酶或胶原蛋白酶等将组织分散成单个细胞,然后进行培养。此法适用于大量组织的培养,可以快速得到大量的原代细胞。
悬浮培养法:对于悬浮生长的细胞,如白血病细胞、淋巴细胞、骨髓细胞、胸水和腹水中的癌细胞和免疫细胞等,无需消化,可采用低速离心分离,直接培养,或经淋巴细胞分层液分离后接种培养。
器官培养法:从供体取得器官或组织块后,不进行组织分离而直接在体外的特定环境条件下培养。器官培养可保持器官组织的相对完整性,可用于重点观察细胞间的联系、排列情况和相互影响,以及局部环境的生物调节作用。
三、培养条件
无菌环境:对培养液和所有培养用具进行无菌处理,通常还要在培养液中加入一定量的抗生素,以防被污染。此外应定期更换培养液,以便清除代谢产物防止细胞代谢产物累积对细胞自身产生危害。
营养物质:包括无机物(无机盐、微量元素等)、有机物(糖、氨基酸、促生长因子等)以及血清和血浆(提供细胞生长必须的营养成份)。
温度和pH:温血动物细胞培养的最适温度为37℃,冷血动物的生长温度为15℃-25℃。培养液的pH通常维持在7.2-7.4之间。
气体环境:通常为95%的空气+5%CO₂的混合气体,其中5%CO₂气体是为保持培养液的pH稳定。
四、应用领域
基础研究:原代细胞培养可用于遗传疾病和先天畸形的产前诊断,以及癌症的早期预防和治疗研究。
药物筛选和毒性测试:原代细胞培养可用于研究新药的效果和安全剂量,以及药物载体的细胞毒性。
疫苗生产:利用动物细胞培养来生产病毒,而这些病毒用于生产疫苗,如脊髓灰质炎、狂犬病、水痘、麻疹和乙肝等致命疾病的疫苗。
基因工程:原代细胞培养物可用于生产商业上重要的基因工程蛋白质,如单克隆抗体、胰岛素、激素等。
组织或器官置换:利用原代细胞重建受损组织或替换无功能的细胞或组织的研究正在进行中。