多能干細(xì)胞(如胚胎干細(xì)胞或誘導(dǎo)多能干細(xì)胞,iPSCs)的培養(yǎng)方法較為復(fù)雜,要求嚴(yán)格的環(huán)境控制和培養(yǎng)基成分。以下是一般的培養(yǎng)方法步驟:
1.培養(yǎng)基準(zhǔn)備
多能干細(xì)胞的培養(yǎng)需要特殊的培養(yǎng)基,通常包含以下成分:
基礎(chǔ)培養(yǎng)基:例如DMEM/F12或KnockOutDMEM。
血清:大多數(shù)多能干細(xì)胞培養(yǎng)基會(huì)使用低濃度的胎牛血清(FBS)或無(wú)血清培養(yǎng)基,并配合一些特定的添加物,如LIF(白血病抑制因子)或bFGF(堿性成纖維細(xì)胞生長(zhǎng)因子)。
維生素和礦物質(zhì):例如、L-谷氨酰胺、非必需氨基酸、β-巰基乙醇等。
生長(zhǎng)因子:如LIF(對(duì)小鼠胚胎干細(xì)胞培養(yǎng)必不可少)或者其他特定的生長(zhǎng)因子,如BMP4或Wnt3a。
在培養(yǎng)過(guò)程中,可以根據(jù)實(shí)驗(yàn)需要進(jìn)行調(diào)整。使用無(wú)血清或“無(wú)動(dòng)物源”培養(yǎng)基有助于減少動(dòng)物來(lái)源的污染,提高實(shí)驗(yàn)的可重復(fù)性。
2.培養(yǎng)環(huán)境設(shè)置
溫度:37°C,保持恒溫。
二氧化碳濃度:通常為5%,用于維持適當(dāng)?shù)膒H值。
濕度:保持高濕度環(huán)境以防止細(xì)胞干燥。
無(wú)菌操作:所有操作都需要在無(wú)菌條件下進(jìn)行,避免細(xì)胞受到污染。
3.細(xì)胞接種
將培養(yǎng)基加入培養(yǎng)皿中,使用無(wú)菌的吸管和移液器將多能干細(xì)胞接種到培養(yǎng)皿或培養(yǎng)瓶中。
細(xì)胞密度通常控制在每平方厘米1×10?到5×10?之間。過(guò)高的接種密度可能導(dǎo)致細(xì)胞群體中某些部分無(wú)法充分獲得生長(zhǎng)因子。
4.細(xì)胞傳代
多能干細(xì)胞有較高的增殖能力,通常每2-3天就需要傳代一次。
去除舊培養(yǎng)基:每次換液前,首先要去除舊的培養(yǎng)基。
胰蛋白酶消化:使用0.25%胰蛋白酶溶液對(duì)細(xì)胞進(jìn)行消化,通常在37°C下進(jìn)行5分鐘左右,觀察細(xì)胞是否脫落。
終止消化反應(yīng):加入含有血清的培養(yǎng)基,停止胰蛋白酶的作用,隨后通過(guò)移液器輕輕吹打細(xì)胞,使細(xì)胞分散。
分裝:將分散的細(xì)胞以適當(dāng)?shù)募?xì)胞密度重新接種到新培養(yǎng)皿或培養(yǎng)瓶中。
5.監(jiān)控細(xì)胞狀態(tài)
細(xì)胞的生長(zhǎng)狀態(tài)需要定期觀察,包括細(xì)胞的形態(tài)、密度、分布等。多能干細(xì)胞通常呈現(xiàn)典型的緊密單層、圓形或卵圓形形態(tài),細(xì)胞大小較小。
細(xì)胞狀態(tài)不好時(shí),需及時(shí)調(diào)整培養(yǎng)基成分或培養(yǎng)條件。
6.保持多能性
多能干細(xì)胞保持自我更新和分化潛能的關(guān)鍵是穩(wěn)定的環(huán)境條件。為了避免細(xì)胞分化,培養(yǎng)基中通常需要添加適當(dāng)?shù)囊蜃樱ㄈ鏛IF、bFGF等),并且細(xì)胞培養(yǎng)過(guò)程中需要避免過(guò)度的操作干擾。
7.細(xì)胞凍存和解凍
凍存:培養(yǎng)的多能干細(xì)胞可以通過(guò)凍存液保存(例如含10%DMSO的培養(yǎng)基),使用液氮儲(chǔ)存。
解凍:解凍時(shí),應(yīng)將細(xì)胞迅速?gòu)?196°C(液氮)中取出,放入37°C的水浴中解凍,然后通過(guò)培養(yǎng)基清洗以去除凍存液。
8.細(xì)胞分化
如果需要對(duì)多能干細(xì)胞進(jìn)行分化(例如,分化為特定類型的細(xì)胞如神經(jīng)元、心肌細(xì)胞等),需要改變培養(yǎng)條件,減少或去除維持多能性的因子,添加適當(dāng)?shù)姆只T導(dǎo)因子。
9.質(zhì)量控制
需要定期檢查細(xì)胞是否保持多能性,通常使用以下方法:
形態(tài)學(xué)觀察:多能干細(xì)胞應(yīng)呈現(xiàn)典型的未分化形態(tài)。
分子標(biāo)記物檢測(cè):通過(guò)免疫熒光或RT-PCR檢測(cè)干細(xì)胞標(biāo)記基因(如Oct4,Nanog,Sox2等)以及分化標(biāo)記物。
流式細(xì)胞術(shù):可以檢測(cè)特定標(biāo)記物,如表面抗原(SSEA-1,TRA-1-60等)。
總結(jié)
多能干細(xì)胞的培養(yǎng)需要嚴(yán)格的環(huán)境控制和優(yōu)化的培養(yǎng)基,保證細(xì)胞維持未分化狀態(tài),并具備分化潛力。通過(guò)定期傳代和監(jiān)測(cè),確保細(xì)胞能夠健康生長(zhǎng)。細(xì)胞的培養(yǎng)和操作過(guò)程必須保持高度無(wú)菌,避免任何可能導(dǎo)致細(xì)胞污染或損傷的因素。