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細(xì)胞學(xué)堂 | 細(xì)胞生長(zhǎng)緩慢是異常狀態(tài)嗎？如何正確調(diào)整？
來(lái)源：Pricella 瀏覽量： 發(fā)布時(shí)間：2024-12-06 16:00:00
在細(xì)胞培養(yǎng)過(guò)程中，很多同學(xué)可能會(huì)產(chǎn)生這樣的疑問(wèn)：我培養(yǎng)的細(xì)胞為何生長(zhǎng)得如此緩慢？是細(xì)胞被污染了嗎？還是培養(yǎng)條件不合適？亦或是我的操作過(guò)程有誤？實(shí)際上，細(xì)胞狀態(tài)的識(shí)別和調(diào)整是細(xì)胞培養(yǎng)中非常重要的一環(huán)。
本期細(xì)胞學(xué)堂，我們將探討導(dǎo)致細(xì)胞培養(yǎng)生長(zhǎng)緩慢的五大常見(jiàn)原因，并提供一系列建議讓細(xì)胞恢復(fù)到正常生長(zhǎng)狀態(tài)，為您的實(shí)驗(yàn)提供指導(dǎo)，讓您能夠輕松應(yīng)對(duì)并調(diào)整細(xì)胞狀態(tài)。
細(xì)胞本身生長(zhǎng)較慢
某些細(xì)胞類(lèi)型，如Caco-2（人結(jié)直腸腺癌細(xì)胞）和LNCaP clone FGC（人前列腺癌細(xì)胞），因其固有的生長(zhǎng)特性，生長(zhǎng)速度較慢，傳代周期較長(zhǎng)，導(dǎo)致它們的培養(yǎng)過(guò)程相對(duì)復(fù)雜且耗時(shí)。
以LNCaP clone FGC細(xì)胞為例，這一細(xì)胞不僅生長(zhǎng)緩慢，還容易導(dǎo)致培養(yǎng)基迅速變酸。且該細(xì)胞生長(zhǎng)過(guò)程中并不形成均勻的單層，而是傾向于形成集落。因此，傳代后的48h內(nèi)不應(yīng)擾動(dòng)。LNCaP clone FGC細(xì)胞在進(jìn)行換液處理時(shí)，我們必須格外小心，避免對(duì)細(xì)胞造成擾動(dòng)，確保集落能夠穩(wěn)定形成并維持細(xì)胞的正常生長(zhǎng)。
總之，在培養(yǎng)這類(lèi)生長(zhǎng)緩慢的細(xì)胞時(shí)，我們必須密切關(guān)注細(xì)胞的生長(zhǎng)狀態(tài)，并根據(jù)需要適時(shí)調(diào)整培養(yǎng)條件，以提供一個(gè)最適宜的細(xì)胞生長(zhǎng)環(huán)境。
細(xì)胞生長(zhǎng)密度的影響
細(xì)胞生長(zhǎng)密度是影響細(xì)胞生長(zhǎng)的關(guān)鍵因素之一。當(dāng)密度過(guò)高，細(xì)胞會(huì)競(jìng)爭(zhēng)有限的營(yíng)養(yǎng)和空間而導(dǎo)致細(xì)胞生長(zhǎng)速度變慢。密度過(guò)低可能導(dǎo)致細(xì)胞間信號(hào)傳遞受阻、代謝活動(dòng)異常及細(xì)胞群居效應(yīng)減弱，不利于細(xì)胞的生長(zhǎng)。
以HL-60（人原髓細(xì)胞白血病細(xì)胞）為例，它在高密度環(huán)境下生長(zhǎng)更佳，而在低密度下則狀態(tài)不佳。當(dāng)HL-60細(xì)胞傳代后生長(zhǎng)速度緩慢且狀態(tài)不佳時(shí)，可以嘗試豎直放置培養(yǎng)瓶，提高細(xì)胞的局部密度。隨著細(xì)胞密度的增加，其生長(zhǎng)狀態(tài)可能會(huì)改善。然而，并非所有細(xì)胞都像HL-60細(xì)胞偏愛(ài)高密度培養(yǎng)，RAW264.7（小鼠單核巨噬細(xì)胞白血病細(xì)胞）便是一個(gè)典型的反例，它們生長(zhǎng)迅速，但一旦超過(guò)3天未傳代，就會(huì)開(kāi)始分化，導(dǎo)致形態(tài)、功能改變，增殖速度降低。
因此，為了確保細(xì)胞能夠正常增殖和維持良好的生長(zhǎng)狀態(tài)，我們需要定期觀察細(xì)胞生長(zhǎng)狀態(tài)，及時(shí)換液或傳代，優(yōu)化培養(yǎng)條件。
培養(yǎng)基的選擇與適配
在細(xì)胞培養(yǎng)過(guò)程中，培養(yǎng)基的選擇與適配對(duì)細(xì)胞生長(zhǎng)至關(guān)重要。
對(duì)于C127 (小鼠乳腺腫瘤細(xì)胞) 、293T (人胚腎細(xì)胞) 和COS-7 (非洲綠猴SV40轉(zhuǎn)化的腎細(xì)胞)等細(xì)胞，通常建議使用DMEM高糖培養(yǎng)基（葡萄糖濃度4500 mg/L）。低糖培養(yǎng)基可能會(huì)限制細(xì)胞生長(zhǎng)，甚至可能導(dǎo)致細(xì)胞死亡。對(duì)于特定類(lèi)型的細(xì)胞，如間充質(zhì)干細(xì)胞，使用通用完全培養(yǎng)基可能因缺乏生長(zhǎng)因子（如TGF-β、FGF2等）而限制細(xì)胞增殖[1]，因此，對(duì)于這類(lèi)細(xì)胞，一般建議使用專(zhuān)為它們配制的用完全培養(yǎng)基。血清是細(xì)胞營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的重要來(lái)源，在選擇培養(yǎng)基時(shí)，必須嚴(yán)格篩選血清產(chǎn)品，以確保細(xì)胞培養(yǎng)的穩(wěn)定性和可靠性。此外，換液對(duì)于維持細(xì)胞營(yíng)養(yǎng)充足同樣重要，一般建議每2-3天換液一次，以防止?fàn)I養(yǎng)成分耗盡和代謝廢物積累，保護(hù)細(xì)胞免受損害。
除了營(yíng)養(yǎng)成分和生長(zhǎng)因子外，培養(yǎng)基酸堿度（pH值）也是影響細(xì)胞生長(zhǎng)的重要因素。大多數(shù)細(xì)胞在pH值7.2至7.4范圍內(nèi)的環(huán)境生長(zhǎng)最佳。但需注意不同類(lèi)型細(xì)胞對(duì)pH值的要求存在差異。原代細(xì)胞培養(yǎng)對(duì)pH值的波動(dòng)較為敏感，而細(xì)胞系則具有更強(qiáng)的適應(yīng)性。為了監(jiān)測(cè)培養(yǎng)基的pH值變化，通常會(huì)在培養(yǎng)基中加入酚紅作為指示劑。若觀察到培養(yǎng)基顏色發(fā)生明顯的變化，如培養(yǎng)基顏色變黃，可以采取換液等相應(yīng)措施，以確保細(xì)胞正常生長(zhǎng)。
特別需要注意的是，培養(yǎng)基一旦開(kāi)封，應(yīng)盡快使用完，以防止保存不當(dāng)或品質(zhì)下降。若不能短時(shí)間用盡，建議進(jìn)行分裝儲(chǔ)存，避免反復(fù)預(yù)熱。在使用開(kāi)封后的培養(yǎng)基時(shí)，如果發(fā)現(xiàn)其顏色與未開(kāi)封的培養(yǎng)基相比發(fā)生明顯變化，應(yīng)先排查原因，確認(rèn)是否由微生物污染所引起。若排除了污染的可能性，則可能是培養(yǎng)基緩沖體系發(fā)生變化導(dǎo)致pH值波動(dòng)。此時(shí)，建議將培養(yǎng)基在培養(yǎng)箱中放置一段時(shí)間，讓其達(dá)到新的平衡狀態(tài)后再使用。
為了確保細(xì)胞的正常生長(zhǎng)，建議選擇與細(xì)胞類(lèi)型相適配的培養(yǎng)基，并參考細(xì)胞培養(yǎng)說(shuō)明書(shū)進(jìn)行相關(guān)的培養(yǎng)操作。
實(shí)驗(yàn)操作的影響
在實(shí)驗(yàn)操作過(guò)程中，多個(gè)因素都可能影響細(xì)胞的生長(zhǎng)。以下是對(duì)這幾個(gè)關(guān)鍵因素的詳細(xì)闡述：
胰酶消化
胰酶消化時(shí)間需適中。消化時(shí)間過(guò)長(zhǎng)會(huì)損傷細(xì)胞，過(guò)短則可能導(dǎo)致細(xì)胞消化不充分，聚團(tuán)、不易分離，進(jìn)而影響細(xì)胞的貼壁和增殖能力。因此，應(yīng)優(yōu)化消化時(shí)間，注意鏡下消化狀態(tài)，以確保細(xì)胞損傷最小化，從而保障細(xì)胞的正常生長(zhǎng)。
細(xì)胞凍存與復(fù)蘇
細(xì)胞在凍存或復(fù)蘇過(guò)程中若受到損傷，如凍存液不合適、凍存量較少、保存不當(dāng)、復(fù)蘇時(shí)解凍或放置太久等，都可能導(dǎo)致復(fù)蘇后的細(xì)胞生長(zhǎng)緩慢。因此，我們應(yīng)嚴(yán)格按照規(guī)范進(jìn)行操作，以減少細(xì)胞損傷。首次凍存某個(gè)細(xì)胞時(shí)，可以做凍存測(cè)試，確保復(fù)蘇后的細(xì)胞能夠正常生長(zhǎng)。
懸浮振蕩培養(yǎng)
對(duì)于懸浮振蕩培養(yǎng)的細(xì)胞，搖床的振幅與轉(zhuǎn)速控制至關(guān)重要。我們需要根據(jù)細(xì)胞類(lèi)型和生長(zhǎng)特性，調(diào)整至適宜的參數(shù)，以確保細(xì)胞在懸浮狀態(tài)下能夠正常增殖。
無(wú)菌操作規(guī)范
嚴(yán)格的無(wú)菌操作對(duì)防止微生物污染至關(guān)重要，我們必須使用無(wú)菌試劑和培養(yǎng)基，并定期清潔和消毒培養(yǎng)環(huán)境。一旦發(fā)現(xiàn)污染，應(yīng)立即采取措施進(jìn)行全面消殺。
因此，為確保細(xì)胞正常生長(zhǎng)，我們需要從多個(gè)環(huán)節(jié)入手，不斷優(yōu)化實(shí)驗(yàn)操作并嚴(yán)格遵守?zé)o菌規(guī)范。
培養(yǎng)環(huán)境的影響
細(xì)胞培養(yǎng)環(huán)境對(duì)細(xì)胞生長(zhǎng)至關(guān)重要，不適宜的環(huán)境可能導(dǎo)致細(xì)胞生長(zhǎng)變慢，甚至死亡。關(guān)鍵環(huán)境因素包括：溫度、二氧化碳和氧氣等。通常，大多數(shù)細(xì)胞培養(yǎng)溫度維持在37℃左右，過(guò)大波動(dòng)將直接影響細(xì)胞生長(zhǎng)狀態(tài)；二氧化碳在維持培養(yǎng)液pH穩(wěn)定方面起關(guān)鍵作用，濃度過(guò)低或過(guò)高均不利于細(xì)胞生長(zhǎng)；同時(shí)，氧氣也是細(xì)胞代謝關(guān)鍵要素，培養(yǎng)基溶氧不足會(huì)顯著影響細(xì)胞的生長(zhǎng)和存活。
因此，我們必須定期檢查培養(yǎng)箱的溫度和氣體控制設(shè)備，確保環(huán)境因素處于最適宜水平，以保障細(xì)胞的正常生長(zhǎng)。
綜上所述，當(dāng)細(xì)胞生長(zhǎng)出現(xiàn)緩慢的問(wèn)題時(shí)，我們需要系統(tǒng)地排查原因，并結(jié)合具體的實(shí)驗(yàn)情況，綜合考慮細(xì)胞本身的特性、細(xì)胞密度、培養(yǎng)基以及操作細(xì)節(jié)，進(jìn)行分析和相應(yīng)調(diào)整。
以上是關(guān)于細(xì)胞生長(zhǎng)緩慢的常見(jiàn)原因和解決方法詳解，更多細(xì)胞培養(yǎng)干貨，請(qǐng)持續(xù)關(guān)注細(xì)胞學(xué)堂專(zhuān)欄~
參考文獻(xiàn)
[1]
Chu DT, Phuong TNT, Tien NLB, et al. An Update on the Progress of Isolation, Culture, Storage, and Clinical Application of Human Bone Marrow Mesenchymal Stem/Stromal Cells. International Journal of Molecular Sciences. 2020 Jan 21;21(3):708. doi: 10.3390/ijms21030708. PMID: 31973182; PMCID: PMC7037097.
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