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    细胞培养附着物知多少

    发布时间: 2021-10-20  点击次数: 959次


    在实验室中,我们一般会用聚丙乙烯制成的无菌培养瓶、培养皿或多孔板来培养细胞。它们透光性好、生长面平滑、能够提供质地均匀、重复性好的单层培养物。然而由于是人工合成的,因此聚丙乙烯是疏水性的,表面不适宜细胞生长,故用于组织培养的塑料,都要经过γ射线照射、化学处理或电离辐射,以产生亲水的带电表面,使细胞能够附着。附着遇到的最大困难是如何让细胞附着上去,而包被附着物有可能会促进细胞的粘附。

    在很多时候,为了适应不同实验的需求、解决细胞贴壁不牢的问题,我们需要对培养器皿用不同的物质进行包被后使用。这些物质可以是胶原、纤连蛋白或一些其他基质产物,尤其在培养原代细胞及3D细胞培养中,运用更为广泛。



    1聚合物

    科学家们发现,在缺乏血清条件下,克隆细胞必须以浓度为1mg/ml的多聚赖氨酸包被培养皿,同样的技术也可以促进神经突触的生长。其中,多聚-D-赖氨酸(PDL)异构体优于多聚-L-赖氨酸(PLL),因为前者不容易被细胞外液蛋白酶水解,但目前两者都在使用。

    Poly-L-lysine的中文名为多聚赖氨酸,简称PLL,是通过链霉菌属的细菌菌株自然发酵生产聚赖氨酸。

    贴壁依赖性细胞,通过包被带正电的高分子多聚赖氨酸,可以提高无血清或低血清培养环境下的细胞贴壁率,加强培养器皿表面对血清蛋白和细胞外基质蛋白的吸附,加快细胞的增殖。

    多聚赖氨酸(ScienCell,货号:0403/0413)包被多适用于神经元细胞、神经胶质细胞的培养,能够促进神经细胞分化和神经突的生长。


    2胶原和明胶

    胶原(collagen)是哺乳动物体内含量最多的一类蛋白质,广泛存在于从低等脊椎动物的体表面到哺乳动物机体的一切组织中。它是支持细胞和组织生长的重要胞外基质蛋白,其形成的胞外环境有利于多种细胞的粘附、生长、迁移和分化。用变性胶原处理后能改善多种细胞的附着能力,如上皮细胞;而天然未变性的胶原可能是细胞分化功能表达所必需的。

    明胶是一种大分子非均质亲水胶体,是胶原部分水解后得到的水溶性蛋白多聚体,明胶与胶原具有同源性。实验已经发现,包被明胶有利于肌肉细胞和内皮细胞的培养。

    明胶溶液(ScienCell,货号:0423)与多聚赖氨酸一样,也是一种粘附剂,涂覆在容器表面可以促进细胞贴壁生长。推荐用于培养分化的人类胚胎干细胞、某些原代细胞和永生化细胞。

    明胶因其具有较高的生物相容性、生物可降解性且体内降解后不产生其他副产物、无免疫原性和血液相容性以及具有与胶原相同的组分和生物性质,也广泛应用于组织工程和药物递送系统中。


    3基质成分

    基质成分包括层粘连蛋白、纤连蛋白、玻连蛋白等,其中许多是天然产物,如果化学成分不完全明确,则需要一定的纯化。当然,细胞外基质中的许多成分都可以作为重组蛋白使用,因此成分明确,可以纯化。

    纤连蛋白(Fibronectin, FN),也称为纤维连接蛋白,是一种广谱的、天然的细胞粘附因子。它主要由肝脏及血管内皮细胞生成,广泛存在于血浆、多种细胞表面及细胞基质中,一种高分子量的非胶原性糖蛋白,分子含糖量4.5-9.5%可以与血纤蛋白、肝素、胶原、DNA以及细胞表面受体结合,而且具有多种细胞生物学功能,广泛参与细胞的迁移、粘附、增殖、止血及组织修复的过程。

    常用于细胞培养的纤连蛋白一般为牛血浆纤维粘连蛋白(ScienCell,货号:8248)或人纤连蛋白(ScienCell,货号:8488;货号:CSP044)。

    纤连蛋白作为细胞培养的基质,可提高多种细胞的贴壁率、汇合率,缩短细胞汇合时间,使细胞形态结构良好,代谢率增强,DNA、RNA及蛋白质合成速度显著提高;细胞的集落率升高,原代培养成活率提高。


    4细胞外基质

    虽然表面有惰性包被已经足够了,但仍然有必要利用合适的单层细胞培养物为某些特殊细胞类型提供合适基质。如用去污剂去除汇合的小鼠成纤维细胞(3T3)、人成纤维细胞(MRC-5)等的单层细胞后,残留的细胞外基质(ECM)能促进卵巢颗粒细胞的分化、研究肿瘤细胞行为及血管形态发生。


    5饲养层

    基质覆盖有助于细胞的附着、生长和分化。但对于一些较难培养的细胞,尤其是低细胞密度下更难培养的细胞,需要活细胞来维持。原因可能是成纤维细胞的代谢物渗漏,或是成纤维细胞分泌生长因子对培养基的补充,也可能由于细胞产物优化了细胞的附着面。生长成汇合单层细胞的饲养层可为其他细胞附着提供一个合适的甚至是选择性的表面。例如,单层神经胶质细胞可以促进中枢和外周神经元的存活及生长,虽然这种情况是由扩散因子而不是直接的细胞接触引起的。

    饲养层细胞大部分可用小鼠胚胎成纤维细胞(MEF),而饲养层细胞大都用于培养胚胎干细胞。


    6非黏性附着物

    当然,有时我们不希望细胞附着生长,例如培养非贴壁依赖性的细胞(悬浮细胞)时,可通过将细胞接种到琼脂中的方法来实现,因为在这些基质中未转化的细胞不易形成集落。目前较为常用到的是琼脂、琼脂糖或Methocel(甲基纤维素)。前两种为凝胶,第三种为高粘度溶胶。因为甲基纤维素是溶胶,细胞可以在其中缓慢下沉,因此经常在其下面放一层琼脂。在非组织培养基的器皿上不涂琼脂层也能达到细胞培养的目的,但有时会出现细胞附着和铺展。




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