原代培養即直接從有機體取下細胞、組織或器官,讓它們在體外維持與生長。原代培養的特點是細胞或組織剛離開機體,它們的生物性狀尚未發生很大的改變,在一定程度上可反映它們在體內的狀態,表現出來源組織或細胞的特性, 因此用於藥物實驗,尤其是藥物對細胞活動、結構、代謝、有無毒性或殺傷作用等,是極好的工具。常用的原代培養法有組織塊培養法和消化培養法。
(一)組織塊培養法
許多實驗室喜歡用組織塊培養法進行原代培養,因為方法簡單,細胞也較容易生長。尤其是培養心肌,有時還可觀察到心肌組織塊搏動。細胞從組織塊邊緣向外長出並鋪滿培養皿或培養瓶後, 即可進行傳代。
1. 裝置材料
培養箱、冰箱、超淨工作臺/無菌間、無菌吸管、離心管、酒精燈、試管架、培養瓶、培養皿、消化液、基礎培養液、胎牛血清、Hanks 溶液、雙抗試液、剪刀、攝子、小燒杯。
2. 操作步驟
(1) 在無菌條件下,取待培養的組織適量,置入小燒杯中, 以適量Hanks 溶液清洗2~3 次,去掉組織塊表面的血汙。
(2)用眼科剪將組織塊反覆剪成0.5~ 1mm3的小塊。
(3)再用Hanks 溶液反覆漂洗, 直至液體不混濁為止。等組織塊下沉,將燒杯傾斜,用小吸管儘量吸除Hanks 溶液。
(4)用含20%滅活血清及雙抗溶液(200U/ml 青黴素、200μg/ml 鏈黴素)的培養液再清洗,用吸管吸乾後加入5ml 含20%血清的培養液。
(5)用彎頭吸管吸取組織小塊,均勻地置於培養皿內表面,吸去多餘的培養液,各組織小塊之間相距0.5cm 為宜。蓋好培養皿蓋,做好標記, 置37°C 的CO2培養箱內。
(6) 2~4h 後,於超淨工作臺中,緩緩地向培養皿中加入上述含20%血清及雙抗溶液( 100U/ml 青黴素及100μg/ml 鏈黴素)的培養液少量,以使組織塊浸沒在培養液中。
(7)輕輕地將培養皿及組織塊移至CO2 培養箱, 如無特殊情況,不必觀察。1~2 周後,可觀察到細胞從組織塊邊緣長出,形成生長暈。
(9) 一般說來,若培養液無明顯改變, 1 周換液1 次即可。待細胞長滿整個培養皿內表面,即可進行傳代培養。
3. 需要說明及注意的問題
(1) 如果是用培養瓶而不是培養皿,則接種組織塊千培養瓶底壁後, 要輕輕地翻轉培養瓶,令瓶底在上,蓋好瓶蓋後輕輕置入37°C 的CO2 培養箱, 2~4h 後,取出培養瓶,在超淨工作臺內開啟瓶蓋,仍令組織塊在上方。在組織塊對面瓶壁加入適量上述培養液。然後,輕輕翻轉培養瓶,讓組織塊浸沒於培養液中。蓋好瓶蓋後放回二氧化碳孵箱,繼續培養。
(2) 從培養皿表面遊離下來的組織塊,棄去即可。
(3) 如果使用玻璃培養瓶,而不是新的塑膠培養瓶,則最好在玻璃底表面包被大鼠鼠尾膠原,這樣不但有利於組織塊的黏附,而且可使細胞生長得更好。
(4)本方法適於各種組織的培養,操作者還可根據自己的實驗需要和細胞種類加以修改。
(二)消化培養法
它與上述組織塊培養法的主要區別有2 點。一要用酶製劑(最常用的是胰蛋白酶)處理組織塊,除去細胞間質,使細胞相互分離,形成細胞懸液;二細胞生長方式多為單層( monolayer ) 。本方法的優點在於單層細胞更易攝取營養、排出代謝產物,因此生長較快,可較快地應用於實驗研究;缺點是步驟頗為繁瑣,操作不慎易汙染。此外,消化處理要恰到好處,不然對細胞會有一定的損傷作用。
1. 操作程式
(1) 在無菌條件下, 取待培養的組織1cm3左右,置入平皿或燒杯中,以適量Hanks 溶液消洗3 次,去掉組織塊表面的血汙及結締組織。
(2)以鋒利的眼科剪將組織塊反覆剪碎,得到約0.5mm x 1mm 大小的小塊。
(3)以Hanks 溶液沖洗數遍,稍候組織塊下沉,吸除Hanks 溶液。
(4)用少量Hanks 溶液,將組織小塊吸入預先置有無菌的磁力攪拌子的錐形燒杯中,再加入15~30ml 上述胰蛋白酶消化液。
(5)將錐形燒杯用橡皮塞蓋緊,外封以錫箔。然後移至預先置入37°C 培養箱內的電磁攪拌器上。
(6)開啟攪拌器的電源開關,使攪拌子旋轉, 關好培養箱,讓胰蛋白酶進行消化。
(7)在消化過程中,每隔一定時間吸取消化物滴於載片上,於光學顯微鏡下觀察,檢查細胞是否分散成單個。若大部分細胞已分散,立即加入適量Hanks 溶液,終止消化。通常需消化10~20min 。
(8)先以100μm 不鏽鋼篩過濾,濾去未消化的組織塊或大細胞團(如獲得的細胞量少,這些組織塊可繼續進行消化,以便取得較多細胞)。繼以20μ 不鏽鋼篩過濾。
(9)將取得的濾液進行低速(每分鐘500~ 1000 轉)離心5min,吸除上清液。並用Hanks 溶液離心清洗1~2 次,最後加入含血清的培養液,攪勻,製成細胞懸液。
(10)用計數板計數,確定細胞懸液濃度,通常以1×105~3×105個接種於培養瓶或培養皿中。
2. 需要說明及注意的問題
(1) 用何種酶進行消化可視所培養細胞而定,除胰蛋白酶外,常用1 型膠原酶消化睪丸支援細胞、血管平滑肌細胞和內皮細胞;用II 型膠原酶消化大鼠腺垂體細胞等。
(2)如果沒有不鏽鋼篩, 可用4 層紗布代替,但紗布要預先經高溫高壓滅菌。
(3) 嚴格地說,原代培養是指未經傳代的細胞,但在實際工作中,人們常將10 代以內的細胞用作原代培養細胞,因為此時的細胞基本上保持著原有的生物學特性。
(4) 從原代培養的操作步驟不難看出,原代細胞中含有多種細胞成分,即它們是異質型( heterogeneity) 的群體,因此在設計實驗及分析結果時,切勿忘記這一因素。