細胞系是動物細胞的培養物,可以重復繁殖,有時可以無限繁殖。它們源自原代細胞培養物。原代培養物直接從動物的細胞、組織或器官開始,通常在幾天內用于實驗。按照慣例,原代培養物的傳代或繼代培養開始形成細胞系。因此,細胞系狹義的是指可連續傳代的細胞,廣義是指可傳代的細胞。
細胞系歷史
在認識細胞系之前,我們先了解其歷史。細胞系的概念最早由美國生物學家George Otto Gey于20世紀初提出。Gey在1951年成功地建立了第一個人類細胞系——HeLa細胞系,這是從一個子宮頸癌患者的惡性腫瘤中提取的細胞。這一發現被認為是細胞生物學和醫學研究的重要里程碑,為后來細胞系在醫學、生物學和生物技術領域的廣泛應用奠定了基礎。
細胞系特點
細胞系雖說是來自原代細胞的培養物,細胞系相比原代細胞還是有些差異,細胞系特點如下:
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無限傳代能力: 細胞系具有無限增殖的能力,能夠連續傳代多代而不失活。
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同質性: 細胞系的成員通常具有相似的形態、生長特性和遺傳特征,表現出相對穩定的細胞型態和生長模式。
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遺傳穩定性: 細胞系在傳代過程中往往具有較高的遺傳穩定性,保持著原始細胞的遺傳特征和生物學特性。
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易于操作: 細胞系的培養相對簡單,可以在體外環境中進行大規模擴增和操作,為細胞學、生物學和醫學研究提供了便利。
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來源多樣: 細胞系可以來源于不同的生物組織和細胞類型,包括動物細胞系、人類細胞系等,適用于不同領域的研究需求。
關于原代細胞和細胞系區別,可以參考上篇《了解原代細胞與細胞系的區別,助力科研實驗更上一層樓》
細胞系用途
細胞系在科研中具有廣泛的用途,包括但不限于:
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生物學研究: 細胞系作為細胞生物學研究的基本工具,用于探索細胞結構、功能、代謝、信號傳導、增殖和分化等基本生物學問題。
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疾病模型: 通過建立特定疾病相關的細胞系模型,可以研究疾病的發病機制、藥物治療效果、病理生理過程等,為疾病的診斷和治療提供重要參考。
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藥物篩選: 細胞系可用于評估藥物的毒性和藥效,進行藥物篩選、藥效評價和新藥研發,加速藥物研究和開發過程。
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癌癥研究: 癌細胞系是癌癥研究的重要工具,用于探究腫瘤的發生機制、細胞信號通路、腫瘤細胞耐藥機制等,為癌癥的治療提供理論和實驗基礎。
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免疫學研究: 利用細胞系可以研究免疫細胞的活性、免疫應答、自身免疫性疾病機制等免疫學問題,為免疫治療和疫苗研發提供支持。
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基因編輯和轉基因研究: 細胞系可用于基因編輯技術(如CRISPR-Cas9)的研究和應用,進行基因功能研究、基因治療和轉基因模型構建等。
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細胞工程和生物工藝學: 細胞系在細胞培養、細胞表達、蛋白質制備、細胞分化和組織工程等領域有重要應用,推動生物工藝學和生物醫藥領域的發展。
細胞系培養與傳代技術
細胞系培養條件是指提供給細胞生長和繁殖所需的環境因素和培養條件,包括培養基、溫度、濕度、CO2濃度、pH值等。以下是細胞系培養常見的條件:
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培養基: 根據不同細胞系的需要選擇適當的培養基,常見的培養基包括DMEM、RPMI-1640、MEM等,通常還需要添加血清和其他營養物質。
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溫度: 大多數細胞系需要在37攝氏度的恒溫箱中培養,模擬體內生長環境。
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濕度: 維持適當的濕度有助于細胞生長,通常在95%相對濕度的條件下培養。
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CO2濃度: 大多數哺乳動物細胞需要在含有5% CO2的培養箱中培養,以維持培養基的pH值。
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pH值: 通常將培養基的pH值調整到7.2-7.4之間,以維持細胞的生長環境。
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營養物質: 包括葡萄糖、氨基酸、維生素等,提供細胞生長和代謝所需的營養物質。
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血清: 大多數細胞系需要添加胎牛血清或其他動物血清,提供生長因子和營養物質。
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無菌條件: 培養過程中需要保持無菌操作,避免細胞受到外源性污染。
細胞系傳代是維持細胞系連續生長和繁殖的重要步驟,其技術和注意事項如下:
傳代技術:
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收集細胞: 當細胞密度達到一定程度時,使用適當的方法將細胞從培養瓶中收集。
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細胞分離: 使用適當的分離方法,如胰蛋白酶消化或機械分離,將細胞從一代分離成單個細胞。
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計數細胞: 使用細胞計數板或自動細胞計數儀,準確計數細胞的數量。
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重新接種: 將適量的細胞重新接種到新的培養瓶中,根據實驗需要調整細胞的密度。
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培養細胞: 在適當的培養條件下,如培養基、溫度、濕度和CO2濃度等條件下,培養細胞至下一代。
注意事項:
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細胞密度: 傳代時要控制細胞密度,避免過于稀釋或過于密集,以影響細胞的生長和形態。
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傳代頻率: 避免過度傳代,一般每2-3天進行一次傳代,以保持細胞的活力和穩定性。
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無菌操作: 傳代操作必須在無菌條件下進行,避免細胞受到外源性污染。
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細胞狀態: 定期觀察細胞的形態和生長狀態,及時發現異常現象并采取相應措施。
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培養基更換: 定期更換培養基,保持培養環境的穩定性和營養物質的充足性。
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記錄細胞信息: 記錄每次傳代的細胞信息,包括傳代次數、細胞密度、培養條件等,以便追溯和管理。
上述文章為大家介紹什么是細胞系,相信大家對細胞系有所了解。深入理解細胞系概念和應用領域,有助于研究人員更好地利用它們來推動科學的進步和生物醫學的發展。在今后的生物研究中,細胞系將繼續發揮著不可替代的作用,為我們揭示生命的奧秘和創新解決方案。