動物細胞原代培養系統是從動物體內獲取組織或細胞,在體外模擬體內環境進行無菌、適溫和適宜營養條件下的培養,使細胞生存、擴增并維持其正常結構與功能的系統。以下是對該系統的詳細介紹:
一、基本概念與類型
原代培養:從動物體內獲取的組織或細胞,在體外模擬體內環境下建立無菌、適溫和適宜營養條件,使細胞生存和擴增,并維持其正常結構與功能的方法。接種組織塊直接長出單層細胞或將組織分散成單個細胞再進行培養,在首次傳代前的培養稱為原代培養。
傳代培養:將原代培養的細胞繼續轉接培養的過程。細胞的體外大量增殖以及細胞系的建立是通過傳代培養實現的。
細胞系:指原代細胞培養物經首次傳代成功后所繁殖的細胞群體。根據增殖能力是否有限分為有限細胞系和無限細胞系。
細胞株:從一個經過生物學鑒定的細胞系用單細胞分離培養或通過篩選的方法,由單細胞增殖形成的細胞群。
二、培養方法
組織塊培養法:將剪成的小組織團塊接種于培養瓶(或皿)中,瓶壁可預先涂以膠原薄層,以利于組織塊粘著于瓶壁,使周邊細胞能沿瓶壁向外生長。此法適用于組織量少的培養,是常用、簡便易行和成功率較高的原代培養方法。
酶消化法:使用胰蛋白酶或膠原蛋白酶等將組織分散成單個細胞,然后進行培養。此法適用于大量組織的培養,可以快速得到大量的原代細胞。
懸浮培養法:對于懸浮生長的細胞,如白血病細胞、淋巴細胞、骨髓細胞、胸水和腹水中的癌細胞和免疫細胞等,無需消化,可采用低速離心分離,直接培養,或經淋巴細胞分層液分離后接種培養。
器官培養法:從供體取得器官或組織塊后,不進行組織分離而直接在體外的特定環境條件下培養。器官培養可保持器官組織的相對完整性,可用于重點觀察細胞間的聯系、排列情況和相互影響,以及局部環境的生物調節作用。
三、培養條件
無菌環境:對培養液和所有培養用具進行無菌處理,通常還要在培養液中加入一定量的抗生素,以防被污染。此外應定期更換培養液,以便清除代謝產物防止細胞代謝產物累積對細胞自身產生危害。
營養物質:包括無機物(無機鹽、微量元素等)、有機物(糖、氨基酸、促生長因子等)以及血清和血漿(提供細胞生長必須的營養成份)。
溫度和pH:溫血動物細胞培養的最適溫度為37℃,冷血動物的生長溫度為15℃-25℃。培養液的pH通常維持在7.2-7.4之間。
氣體環境:通常為95%的空氣+5%CO?的混合氣體,其中5%CO?氣體是為保持培養液的pH穩定。
四、應用領域
基礎研究:原代細胞培養可用于遺傳疾病和先天畸形的產前診斷,以及癌癥的早期預防和治療研究。
藥物篩選和毒性測試:原代細胞培養可用于研究新藥的效果和安全劑量,以及藥物載體的細胞毒性。
疫苗生產:利用動物細胞培養來生產病毒,而這些病毒用于生產疫苗,如脊髓灰質炎、狂犬病、水痘、麻疹和乙肝等致命疾病的疫苗。
基因工程:原代細胞培養物可用于生產商業上重要的基因工程蛋白質,如單克隆抗體、胰島素、激素等。
組織或器官置換:利用原代細胞重建受損組織或替換無功能的細胞或組織的研究正在進行中。