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杭州仟諾生物科技有限公司>>技術(shù)文章>>腫瘤細(xì)胞的培養(yǎng)

腫瘤細(xì)胞的培養(yǎng)

閱讀:1945        發(fā)布時間:2020/3/19
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腫瘤細(xì)胞在組織培養(yǎng)中占有核心的位置,首先癌細(xì)胞是比較容易培養(yǎng)的細(xì)胞,。當(dāng)前建立的細(xì)胞系中癌細(xì)胞系是多的,。另外腫瘤對人類是威脅大的疾病。腫瘤細(xì)胞培養(yǎng)是研究癌變機(jī)理,、抗癌藥檢測,、癌分子生物學(xué)極其重要的手段。腫瘤細(xì)胞培養(yǎng)對闡明和解決癌癥將起著不可估量的作用,。

一,、組織培養(yǎng)腫瘤細(xì)胞生物學(xué)特性

腫瘤細(xì)胞與體內(nèi)正常細(xì)胞相比,不論在體內(nèi)或在體外,,在形態(tài),、生長增值、遺傳性狀等方面都有顯著的不同,。生長在體內(nèi)的腫瘤細(xì)胞和在體外培養(yǎng)的腫瘤細(xì)胞,,其差異較小,但也并非*相同,。培養(yǎng)中的腫瘤細(xì)胞具以下突出特點(diǎn):

(-)形態(tài)和性狀

培養(yǎng)中癌細(xì)胞無光學(xué)顯微鏡下特異形態(tài),,大多數(shù)腫瘤細(xì)胞鏡下觀察比二倍體細(xì)胞清晰,核膜,、核仁輪廓明顯,,核糖體顆粒豐富。電鏡觀察癌細(xì)胞表面的微絨毛多而細(xì)密,,微絲走行不如正常細(xì)胞規(guī)則,,可能與腫瘤細(xì)胞具有不定向運(yùn)動和錨著不依賴性有關(guān)。

(二)生長增殖

腫瘤細(xì)胞在體內(nèi)具有不受控增殖性,,在體外培養(yǎng)中仍如此。正常二倍體細(xì)胞在體外培養(yǎng)中不加血清不能增殖,,是因血清中含有很細(xì)胞增殖生長的因子,,而癌細(xì)胞在低血清中(2%~5%)仍能生長。已證明腫瘤細(xì)胞有自泌或內(nèi)泌性產(chǎn)生促增殖因子能力,。正常細(xì)胞發(fā)生轉(zhuǎn)化后,,出現(xiàn)能在低血清培養(yǎng)基中生長的現(xiàn)象,已成為檢測細(xì)胞惡變的一個指標(biāo)。癌細(xì)胞或培養(yǎng)中發(fā)生惡性轉(zhuǎn)化后的單個細(xì)胞培養(yǎng)時,,形成集落(克?。┑哪芰Ρ日<?xì)胞強(qiáng)。另外癌細(xì)胞增殖數(shù)量增多擴(kuò)展時,,接觸抑制消除,,細(xì)胞能相互重疊向三維空間發(fā)展,形成堆積物,。

(三)永生性

永生性也稱不死性,。在體外培養(yǎng)中表現(xiàn)為細(xì)胞可無限傳代而不凋亡(Apoptosis)。體外培養(yǎng)中的腫瘤細(xì)胞系或細(xì)胞株都表現(xiàn)有這種性狀,,體內(nèi)腫瘤細(xì)胞是否如此尚無直接證明,。因惡性腫瘤終將殺死宿主并同歸于盡,從而難以證明這一性狀的存在,。體外腫癌細(xì)胞的永生性是否能反證它在體內(nèi)時同樣如此,?也尚難肯定。從近年建立細(xì)胞系或株的過程說明,,如果永生性是體內(nèi)腫瘤細(xì)胞所固有的,,腫瘤細(xì)胞應(yīng)易于培養(yǎng)。事實(shí)上,,多數(shù)腫瘤細(xì)胞初代培養(yǎng)時并不那么容易,。生長增殖并不旺盛;經(jīng)過純化成單一化瘤細(xì)胞后,,也大多增殖若干代后,,便出現(xiàn)類似二倍體細(xì)胞培養(yǎng)中的停滯期。過此階段后才獲得永生性,,順利傳代生長下去,。從而說明體外腫瘤細(xì)胞的永生性有可能是體外培養(yǎng)后獲得的。從一些具有永生性而無惡性性的細(xì)胞系,,如NIH3T3,、Rat-1、10T1/2等細(xì)胞證明,,永生性和惡性(包括浸潤性)是兩種性狀,,受不同基因調(diào)控,但卻有相關(guān)性,??赡苡郎允羌?xì)胞惡變的階段。至少在體外是如此,。

(四)浸潤性

浸潤性是腫瘤細(xì)胞擴(kuò)張性增殖行為,,培養(yǎng)癌細(xì)胞仍持有這種性狀,。在與正常組織混合培養(yǎng)時,能浸潤入其它組織細(xì)胞中,,并有穿透人工隔膜生長的能力,。

(五)異質(zhì)性

所有腫瘤都是由有增殖能力、遺傳性,、起源,、周期狀態(tài)等性狀不同的細(xì)胞組成。異質(zhì)性構(gòu)成同一腫瘤內(nèi)細(xì)胞的活力有差別的瘤組織,;處于瘤體周邊區(qū)的細(xì)胞獲得血液供應(yīng)多,,增殖旺盛,中心區(qū)有的細(xì)胞衰老退化,,有的處于周期阻滯狀態(tài),,那些呈活躍增殖狀態(tài)的細(xì)胞稱干細(xì)胞(Stem Cells)、只有這些干細(xì)胞才是支持腫瘤生長的成分,。腫瘤干細(xì)胞培養(yǎng)時易于生長增殖,;把干細(xì)胞分離出來的培養(yǎng)方法稱干細(xì)胞培養(yǎng)。

(六)細(xì)胞遺傳

大多數(shù)腫瘤細(xì)胞有遺傳學(xué)改變,,如失去二倍體核型,、呈異倍體或多倍體等。腫瘤細(xì)胞群常由多個細(xì)胞群組成,,有干細(xì)胞系和數(shù)個亞系,,并不斷進(jìn)行著適應(yīng)性演變。

(七)其它

腫瘤細(xì)胞在體外不易生長的原因可能由于:

①依賴性:腫瘤細(xì)胞雖有較強(qiáng)克隆生長力,,但仍有一定的群體性或與其它細(xì)胞相依存關(guān)系,。一是腫瘤細(xì)胞與腫瘤細(xì)胞的相互依存,二是腫瘤細(xì)胞與基質(zhì)成纖維細(xì)胞的依賴,。體外分散培養(yǎng)和排除成纖維細(xì)胞后也會同時消除或減弱這些依存關(guān)系,,可能影響癌細(xì)胞增殖生長的活性;

②腫瘤細(xì)胞的自泌也會因分散培養(yǎng)而被稀釋,,達(dá)不到腫瘤生長的需求,,降低腫瘤細(xì)胞的生長增殖力;

③并非所有腫瘤細(xì)胞都有強(qiáng)的生長活力和長的Life Span,,只有干細(xì)胞才有強(qiáng)的增殖生長能力,,但這些細(xì)胞數(shù)量很少;

④離體培養(yǎng)腫瘤細(xì)胞可能需求與體內(nèi)相似的特殊生存條件,。

二,、培養(yǎng)方法

腫瘤細(xì)胞培養(yǎng)成功關(guān)鍵在于:取材、成纖維細(xì)胞的排除,、選用適宜的培養(yǎng)液和培養(yǎng)底物等幾個方面,。在具體培養(yǎng)方法方面,腫瘤細(xì)胞培養(yǎng)與正常組織細(xì)胞培養(yǎng)并無原則差別,,初代培養(yǎng)應(yīng)用組織塊和消化培養(yǎng)法均可,。

1.取材:

人腫瘤細(xì)胞來自外科手術(shù)或活檢瘤組織。取材部位非常重要,,體積較大的腫瘤組織中有退變或壞死區(qū),,取材時盡量避免用退變組織,要挑選活力較好的部位,。癌性轉(zhuǎn)移淋巴結(jié)或胸腹水是好的培養(yǎng)材料,。取材后宜盡快進(jìn)行培養(yǎng),如因故不能立即培養(yǎng),,可貯存于4℃中,,但不宜栽過24小時。

2.培養(yǎng)基:

腫瘤細(xì)胞對培養(yǎng)基的要求不如正常細(xì)胞嚴(yán)格,,一般常用的 RPMIl640,、 DMEM、Mc-Coy5A等培養(yǎng)基等皆可用于腫瘤細(xì)胞培養(yǎng),。腫瘤細(xì)胞對血清的需求比正常細(xì)胞低,,正常細(xì)胞培養(yǎng)不加血清不能生長,腫瘤細(xì)胞在低血清培養(yǎng)基中也能生長,。腫瘤細(xì)胞對培養(yǎng)環(huán)境適應(yīng)性較大,,是因腫瘤細(xì)胞有自泌(Autocrine)性產(chǎn)生促生長物質(zhì)之故。但這并不說明腫瘤細(xì)胞*不需要這些成分,。按不同細(xì)胞需要不同的生長因子;腫瘤細(xì)胞與正常細(xì)胞之間,、腫瘤細(xì)胞與腫瘤細(xì)胞之間對生長因子的需求都存在著差異,。但大多數(shù)腫瘤細(xì)胞培養(yǎng)中仍需要生長因子。有的還需特異性生長因子〔如乳腺癌細(xì)胞等),??傊囵B(yǎng)腫瘤細(xì)胞仍需加血清和相關(guān)生長因子培養(yǎng)更易成功。

3.成纖維細(xì)胞的排除:

成纖維細(xì)胞常與腫瘤細(xì)胞同時混雜生長,,致難以純化腫瘤細(xì)胞,。而且成纖維細(xì)胞常比腫瘤細(xì)胞生長得快,終能壓制腫瘤細(xì)胞的生長,。因此排除成纖維細(xì)胞成為腫瘤細(xì)胞培養(yǎng)中的關(guān)鍵,。排除成纖維細(xì)胞有多種方法(表2-1),。

表2-1 抑制成纖維細(xì)胞生長因素

方法

因素

組織細(xì)胞

選擇性附著

選擇性附著底物


匯合飼細(xì)胞層

選擇性培養(yǎng)基


 

胰蛋白酶
膠原酶
聚丙烯酰胺
聚四氟乙烯(Teflon)
膠原(豬皮)
小鼠3T3
人胎小腸
D-纈氨酸(Valine)
MCDB-710
MCDB-153
Phenobarbitone

胚胎小腸,、心肌,、表皮
乳癌
各種腫瘤
轉(zhuǎn)化細(xì)胞
表皮細(xì)胞
表皮
正常和惡性乳腺上皮
結(jié)腸癌
腎組織
乳腺
表皮
肝細(xì)胞


注:上表結(jié)果為個別實(shí)驗(yàn)室經(jīng)驗(yàn),,僅供參考


三,、成纖維細(xì)胞排除法

1.機(jī)械刮除法:

是用不銹鋼絲末端插有橡膠刮頭(用膠塞剪成三角形插以不銹鋼絲)、或裹少許脫脂棉制成,,裝入試管中高壓滅菌后備用(也可用特制電熱燒灼器刮除),。刮除程序?yàn)椋?/span>

(1)標(biāo)記:鏡下觀察,用不脫色筆在培養(yǎng)瓶皿的背面圈下生長腫瘤細(xì)胞的部位,;

(2)刮除:棄掉培養(yǎng)液,把無菌膠刮伸入瓶皿中,,肉眼或顯微鏡窺視下,,刮除無標(biāo)記空間;

(3)用Hanks液沖洗一兩次,,洗除被刮掉的細(xì)胞,;

(4)注入培養(yǎng)液繼續(xù)培養(yǎng),如發(fā)現(xiàn)仍有成纖維細(xì)胞殘留,,可重復(fù)刮除至*除掉為止

2.反復(fù)貼壁法:

根據(jù)腫瘤細(xì)胞比成纖維細(xì)胞貼壁速度慢的特點(diǎn),,并結(jié)合使用不加血清的營養(yǎng)液,把含有兩類細(xì)胞的細(xì)胞懸液反復(fù)貼壁,,使兩類細(xì)胞相互分離,,操作方法與傳代相同。

(1)待細(xì)胞生長達(dá)一定數(shù)量后,,倒出舊培養(yǎng)液,,用胰酶消化后,Hanks 沖洗2次,,加入不含血清的培養(yǎng)液,,吹打制成細(xì)胞懸液;

(2)取編號為此A,、B,、C三個培養(yǎng)瓶;首先把懸液接種入A培養(yǎng)瓶中,。置溫箱中靜止培養(yǎng)5~20分鐘后,,輕輕傾斜培養(yǎng)瓶,讓液體集中瓶角后慢慢吸出全部培養(yǎng)液,再接種入B培養(yǎng)瓶中后,;向A瓶中補(bǔ)充少許*培養(yǎng)液置溫箱中繼續(xù)培養(yǎng),;

(3)培養(yǎng)B瓶中細(xì)胞5~20分鐘后,接處理A的方法,,把培養(yǎng)液注入C培養(yǎng)瓶中,;再向B瓶中補(bǔ)加*培養(yǎng)基。
當(dāng)三個瓶內(nèi)都含有培養(yǎng)液后,,均在溫箱中繼續(xù)培養(yǎng)。如操作成功,,次日觀察可見A瓶主要為成纖維細(xì)胞,,B瓶兩類細(xì)胞相雜,C瓶可能主要為癌細(xì)胞,。必要時可反復(fù)處理多次,,直至癌細(xì)胞純化為止。

3.消化排除法:

此法曾用于乳癌細(xì)胞的培養(yǎng),,具體程序是:

(1)先是用0.5%胰蛋白酶和0.02%EDTA(1:1)混合液漂洗培養(yǎng)細(xì)胞一次,,然后再換成新的混合液繼續(xù)消化,并在倒置顯微鏡下窺視和不時搖動培養(yǎng)瓶,,到半數(shù)細(xì)胞脫落下來后,,便立即停止消化;

(2)把消化液吸入離心管中,,離心去上清,,吸入另瓶中,加培養(yǎng)液置溫箱中培養(yǎng),;向原瓶內(nèi)也補(bǔ)加新的培養(yǎng)液繼續(xù)培養(yǎng),。用此法處理后,成纖維細(xì)胞比腫瘤細(xì)胞易先脫落,。經(jīng)過幾次反復(fù)處理,,可能把成纖維細(xì)胞除凈。

4.膠原酶消化法:

本法是利用成纖維細(xì)胞對膠原酶較為敏感的特點(diǎn),,通過消化進(jìn)行選擇,。

(1)可用0.5mg/ml的膠原酶消化處理,邊消化邊在倒置顯微鏡下窺視,,當(dāng)發(fā)現(xiàn)成纖維細(xì)胞被除掉后,,即終止消化;

(2)用Hanks洗滌處理一次后,,更換新培養(yǎng)液,,繼續(xù)培養(yǎng),可獲純凈腫瘤細(xì)胞,。如成纖維細(xì)胞未被除凈,,可再次重復(fù),。

5.其它方法:

有人發(fā)現(xiàn)聚丙烯酰胺有抑制成纖維細(xì)胞生長的作用;也有人用聚蔗糖制備成比重1.025~1.085的密度梯度離心液,,加入細(xì)胞懸液后,,在23℃中800g離心 10分種。在比重1.025~1.050層為成纖維細(xì)胞,,在比重1.050~1.085層為上皮細(xì)胞,,再經(jīng)過分離進(jìn)行培養(yǎng)。近也有人應(yīng)用特殊化學(xué)物如SOD抑制成纖維細(xì)胞生長的方法,。

選用上述任何一種方法,,都需進(jìn)行試驗(yàn),取得必要經(jīng)驗(yàn),,找出適合的條件,,才能獲得好的效果。

四,、提高腫瘤細(xì)胞培養(yǎng)存活率和生長率措施

根據(jù)人們的經(jīng)驗(yàn),,腫瘤細(xì)胞在體外不易培養(yǎng),建立能傳代的腫瘤細(xì)胞系更為困難,。當(dāng)腫瘤組織或細(xì)胞初代接種培養(yǎng)后,,常出現(xiàn)以下幾種情況:

*無細(xì)胞游出或移動;

有細(xì)胞移動和游出,,但無細(xì)胞增殖,,細(xì)胞長時間處于停滯狀態(tài)以致難以傳代;

有細(xì)胞增殖,,傳若干代后停止生長或衰退死亡,;

傳數(shù)代后細(xì)胞增殖緩慢,經(jīng)過一段停滯期后,,才又呈旺盛生長狀態(tài),,形成穩(wěn)定生長的腫瘤傳代細(xì)胞系。

以上現(xiàn)象說明腫瘤細(xì)胞對體外生存條件有較高的要求,,并需經(jīng)過對新環(huán)境的適應(yīng)才能生長,,因此欲獲得好的培養(yǎng)效果,不能局限于一般培養(yǎng)法,,必須采用一些特殊的措施,。

1.適宜底物:把經(jīng)過純化的細(xì)胞接種在不同的底物上,如鼠尾膠原底層,、飼細(xì)胞層等,。

2.生長因子:應(yīng)用促細(xì)胞生長因子,向培養(yǎng)液中增加一種或幾種促細(xì)胞生長因子。根據(jù)細(xì)胞種類不同選用不同的促生長物,,常用有胰島素,、雌激素以及其它生長因子。

為提高腫瘤細(xì)胞對體外培養(yǎng)環(huán)境的適應(yīng)力和增加有活力癌細(xì)胞(干細(xì)胞)的數(shù)量,,可采用動物體轉(zhuǎn)嫁接種成瘤后,,再從動物體內(nèi)取出進(jìn)行培養(yǎng),能提高體外培養(yǎng)的成功率,。受體動物以裸鼠,。

3.動物體媒介培養(yǎng)方法:

(1)瘤塊接種:取新鮮瘤組織,用Hanks液洗凈血污,,切成1~3毫米小塊,,用穿刺針頭吸一小瘤塊,用酒精棉球擦拭動物腹部后,,直接刺入皮下,注入瘤塊,;

(2)飼養(yǎng)觀察,,待腫瘤生長達(dá)較大體積后,剝?nèi)〕隽鼋M織,;

(3)進(jìn)行體外培養(yǎng),。

(4)為防止失敗,仍取部分瘤組織繼續(xù)在裸鼠體內(nèi)傳代,。通過裸鼠媒介接種,,有活力的腫瘤細(xì)胞數(shù)量增多,細(xì)胞培養(yǎng)易于成功,。

腫瘤細(xì)胞培養(yǎng)方法與培養(yǎng)正常細(xì)胞*相同,,但成功率比正常細(xì)胞高。

五,、體外培養(yǎng)腫瘤細(xì)胞生物學(xué)檢測

一旦培養(yǎng)的腫瘤細(xì)胞生長成形態(tài)上單一的細(xì)胞群體或細(xì)胞系(或株)后,,不論用于實(shí)驗(yàn)研究還是建立細(xì)胞系,都需要做一系列的細(xì)胞生物學(xué)測定,,主要的目的在于求得證明:

所培養(yǎng)的細(xì)胞系的確來源于原體內(nèi)具有惡性的細(xì)胞,,而非正常細(xì)胞或其它細(xì)胞。均具有瘤種特異性,。闡明一般生物學(xué)性狀,。測定項(xiàng)目數(shù)量無明確規(guī)定,根據(jù)需要而定,,以下為常做的項(xiàng)目和要點(diǎn),。

【形態(tài)觀察】主要觀察細(xì)胞的一般形態(tài),如大體形態(tài)、核漿比例,、染色質(zhì)和核仁大小,、多少等以及細(xì)胞骨架微絲微管的排列狀態(tài)等。

【細(xì)胞生長增殖】檢測細(xì)胞生長曲線,、細(xì)胞分裂指數(shù),、倍增時間、細(xì)胞周期時間,。

【細(xì)胞核型分析】檢測核型特點(diǎn),,染色體數(shù)量、標(biāo)記染色體的有無,、帶型等,。

【凝集試驗(yàn)】檢測凝集力。

【軟瓊脂培養(yǎng)】檢測集落形成能力,。

【異體動物接種】向異體動物體內(nèi)(皮下)接種細(xì)胞懸液,,觀察成瘤能力。

【其它】除上述項(xiàng)目外,,根據(jù)需要還可做同位素標(biāo)記,、組織化學(xué)成分分析,熒光顯微鏡觀察等,。

在上述腫瘤細(xì)胞生物學(xué)檢測中,,主要的為:異體動物(以用裸鼠為上)接種成瘤、軟瓊脂培養(yǎng),、核型分析,、細(xì)胞骨架和電鏡觀察等幾項(xiàng)。當(dāng)然從分子細(xì)胞學(xué)角度考慮尚應(yīng)做癌基因和抗癌基因等的檢測,,這些項(xiàng)目將在本書第二篇中介紹,。

六、對腫瘤細(xì)胞系或細(xì)胞株的評價

已建成的各種腫瘤細(xì)胞系或細(xì)胞株,,無疑都是可用的實(shí)驗(yàn)對象,。近年我國已建成的腫瘤細(xì)胞系已非常多,并獲得越來越廣泛的應(yīng)用,。但根據(jù)研究者的經(jīng)驗(yàn),,在使用這些細(xì)胞系時,應(yīng)持特別審慎態(tài)度,,主要是應(yīng)考慮到這些細(xì)胞在長期傳代中有否發(fā)生遺傳性改變的可能,。*,長期傳代細(xì)胞系染色體核型常是不穩(wěn)定的,。另外也可能發(fā)生如基因突變,、基因易位或缺失等變化,。其結(jié)果可能導(dǎo)致細(xì)胞產(chǎn)生生物學(xué)性狀上的變動。以近年建成的各種腫瘤細(xì)胞系為例,,都已傳代少則幾十,,多則百代以上后,才確認(rèn)建成了細(xì)胞系,。這種情況下很難保證細(xì)胞從初代到建成時的性狀仍是一致的,。

已如前述,癌細(xì)胞在培養(yǎng)中并非能很順利地傳下去,,凡已長期傳代的細(xì)胞系,,都已獲得不死性。當(dāng)前尚未*確證所有癌細(xì)胞都具有不死性,;因此尚難肯定在長期培養(yǎng)中的癌細(xì)胞的生物學(xué)性狀與體內(nèi)時仍*相同(包括不死性),。據(jù)上述對用癌細(xì)胞系所獲實(shí)驗(yàn)結(jié)果應(yīng)盡量做分析性的結(jié)論,避免做概括性的與體內(nèi)等同的結(jié)論,,外推與體內(nèi)等同更是不妥的,。廣泛來說,應(yīng)用各種較長時間培養(yǎng)細(xì)胞做實(shí)驗(yàn)時,,都應(yīng)如此,。

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