科研必读：细胞培养中的细胞类型和特征详解

  在进行细胞培养时，了解不同类型细胞的特征和需求，采取相应的培养条件和技术手段是确保细胞在体外保持其生物学功能和稳定性的关键。今天，上海通蔚带大家了解下细胞类型和培养特征。

  细胞类型

  永生化细胞系

  连续永生化细胞系由单一细胞类型组成，可以在培养物中连续繁殖有限次数的细胞分裂（大约三十次）或无限期地进行。有限寿命的细胞系通常是二倍体并保持一定程度的分化。事实上，此类细胞系在大约三十个分裂周期后就会衰老，这意味着有必要建立主库和工作库系统，以便长期维持此类细胞系。

  可以无限增殖的连续永生化细胞系一般都具有这种能力，因为它们已经转化为肿瘤细胞。肿瘤细胞系通常源自实际的临床肿瘤，但也可以使用病毒癌基因或通过化学处理诱导转化。转化的细胞系具有几乎无限的可用性的优点，但缺点是保留了很少的原始体内特征。

  原代细胞系

  原代细胞系直接源自切除的组织和培养物，作为外植体培养物或通过酶消化解离成单细胞悬浮液。这种培养物最初是异质的，但后来变成以成纤维细胞为主。原代培养物的制备是劳动密集型的，并且它们只能在体外维持有限的时间。在其相对有限的寿命期间，原代细胞通常保留体内细胞的许多分化特征。重要提示：根据定义，原代培养物尚未传代，一旦传代，它们就成为细胞系，不再是原代细胞。

  干细胞系

  最近，干细胞系因其无限的生长特性和可塑性而成为研究中常用的细胞模型。这些细胞具有独特的自我更新或分化成各种细胞类型的能力，以响应体内适当的信号。这些特性为干细胞提供了独特的组织修复、替换和再生能力。

  细胞形态类型

  就生长模式而言，细胞培养物采用两种形式之一：悬浮生长（作为单细胞或小的自由漂浮团块）或作为附着在组织培养瓶上的单层生长。细胞系所采取的形式反映了其来源的组织。例如，源自血液的细胞系（白血病、淋巴瘤）倾向于在悬浮液中生长，而源自实体组织（肺、肾）的细胞倾向于单层生长。贴壁细胞系可分为 1) 内皮细胞系，例如 BAE-1；2) 上皮细胞系，例如 HeLa；3) 神经细胞系，例如 SH-SY5Y；或 4) 成纤维细胞，例如 MRC-5。

  图 1. 贴壁细胞类型示例。根据总体形态，细胞分为 4 种不同的细胞类型：1) 上皮细胞，2) 内皮细胞，3) 神经元细胞或 4) 成纤维细胞。

  细胞生长的阶段

  在开始任何实验之前，了解并记录所用细胞系的生长特征（包括细胞活力和增殖率）非常重要。细胞生长的改变可能表明细胞系内存在重大问题，如果未被发现，可能会对实验结果产生不利影响。

  培养细胞的典型生长曲线显示出 S 形增殖模式。与正常细胞相关的生长期定义为：

  滞后期——在此阶段细胞不分裂。在此期间，细胞适应培养条件，并且该阶段的长度将取决于传代培养时细胞系的生长期和接种密度。

  对数（Log）生长期——细胞活跃增殖，细胞密度呈指数增长。该阶段的细胞群被认为是最具活力的；因此，建议在此阶段评估细胞功能。每个细胞系在对数期都会表现出不同的细胞增殖动力学，因此它是确定群体倍增时间的最佳阶段。细胞通常也在对数晚期传代。细胞传代太晚会导致过度拥挤、细胞凋亡和衰老。

  平台（或稳定）阶段——由于细胞群汇合，细胞增殖减慢。在此阶段，活跃细胞周期的细胞数量下降至 0-10%，细胞最容易受到损伤。

  衰退期——此阶段细胞死亡为主，活细胞数量减少。细胞死亡不是由于营养物质的减少，而是由于细胞周期的自然进展。

  细胞培养的体外年龄

  主要使用两个术语来定义细胞培养物的年龄：(i) 传代数 - 表示细胞系传代培养的次数；(ii) 群体倍增 (pd) 数 - 表示细胞代数细胞系经历了即细胞群加倍的次数。细胞培养物的体外年龄对于了解具有有限寿命或在连续培养中随时间变化的不稳定特性的细胞系特别有用。