原代細胞是從人或動物供體組織直接分離,經機械/酶消化成單細胞或混合細胞群,在體外模擬生理環境(無菌、37℃、5%CO?、定制培養基)中短期存活并有限增殖。需通過差速貼壁或抑制劑純化目標細胞,廣泛應用于藥物測試、分化研究及病毒宿主機制分析。
原代細胞培養的注意事項
(1)無菌操作:無菌操作是原代細胞培養成功的基石。細菌與霉菌污染占失敗案例的80%以上,需以預防為核心:操作前紫外消毒≥30分鐘+器械乙醇浸泡;取材后立即雙抗漂洗;培養基添加抗生素僅作臨時防護(如0.5%Primocin)。污染后難以徹底清除,因細菌生物膜、支原體穿透性及霉菌孢子抗性均可能導致細胞報廢,需廢棄污染樣本并徹底環境消殺。
(2)培養基:培養基需滿足細胞營養、滲透壓(哺乳類260–320mOsm/kg)及pH(7.2–7.4)等生存條件。因物種與組織差異(如神經元用Neurobasal+B27,昆蟲細胞用MGM-448),需通過預實驗篩選配方:測試細胞增殖速度、貼壁率及形態穩定性,并驗證血清批次適用性。添加生長因子(如bFGF)或抑制劑(如BrdU)時,需定制濃度;無血清培養基適用于特定分泌實驗。
(3)小牛血清:胎牛血清(或優質新生牛血清)對維持細胞存活及增殖至關重要,其白蛋白、轉鐵蛋白和生長因子是核心功能成分。需預篩選至少3個批次:通過細胞增殖率(CCK-8法)、貼壁率及無污染檢測(如支原體PCR)綜合評估;選定批次后應分裝凍存、避免反復凍融,并全程用于同一項目。若需切換批次,需交叉培養驗證細胞適應性72小時。
(4)膠原酶溶液:膠原酶溶液需新鮮配制,因凍存(含-80℃)會導致酶空間結構解折疊,活性不可逆衰減。若需保存,應分裝避光存于-80℃且≤2周。消化時需實時監控組織狀態,延長消化時間將加劇細胞膜損傷與代謝紊亂。
(5)L-谷氨酰胺:幾乎所有細胞對其有高需求,是合成核酸/蛋白質的關鍵底物及能量來源,缺乏會導致生長停滯甚至死亡。但其降解產物氨(NH?)具有強毒性(>2mmol/L即抑制代謝),建議:
單獨分裝后-20℃凍存,避免反復凍融;
使用前臨時加入培養基;
4℃保存超過7天需補加全量,若培養基變黃(pH>7.6)則廢棄換新液;
對氨敏感細胞(如神經元),優先選用丙氨酰-谷氨酰胺替代品。
(6)靜置培養:消化分離后的初期(24-72小時)需保持培養環境穩定,避免物理擾動。但需每日遠程監測培養基顏色(pH)、CO?濃度及溫度。若培養基變黃或出現懸浮顆粒,應立即終止靜置;對包被依賴性細胞(如神經元),靜置前需進行基質預涂布。
(7)消化時間:通常消化至肉眼可見微小組織顆粒即可,因為此時組織顆粒已松散,稍加吹打即可形成細胞團或單個細胞,過長的消化時間往往導致細胞損傷加重,細胞培養成活率降低。
(8)生長因子:經消化、貼壁等常規處理后,原代細胞培養仍需針對性添加生長因子。例如胰島素可增強代謝底物攝取;EGF、bFGF等能促進有絲分裂,但成本較高。特殊類型細胞(如神經元、干細胞)還需組合特定因子(如VEGF、KGF)以維持功能。
原代細胞培養的成功,依賴于無菌操作、培養基定制、血清篩選等環節的精準協同調控。未來需推動無血清培養基降低批次差異,結合自動化監測優化消化終點。其核心價值在于構建個體化疾病模型及精準藥物篩選平臺,但需同步突破傳代極限并完善倫理規范。